Harry Palmer est un sergent britannique de la classe ouvrière en poste à Berlin, alors que la guerre froide fait rage dans les années 1960. Palmer est un opérateur rusé et perspicace, avec des activités secondaires variées qui lui valent d'avoir des démêlés avec la justice pour des crimes qui pourraient lui valoir un séjour de huit ans dans une sinistre prison militaire anglaise. Mais repérant le potentiel de Palmer et son réseau à Berlin, un officier de renseignement lui propose d'éviter la prison en devenant espion. Sa première affaire est le dossier Ipcress - une dangereuse mission d'infiltration au cours de laquelle Palmer doit utiliser ses liens avec un homme soupçonné d'avoir enlevé un scientifique nucléaire britannique disparu.

Une bombe explose sous la voiture de Jean et seule la vivacité d'esprit d'Harry leur sauve la vie. Harry repère un étranger suspect qui les suit et qui est identifié comme étant Randall, un ancien agent.

Harry et Jean arrivent à Beyrouth à la poursuite de Randall, qui retient le professeur Dawson. Pendant ce temps, Dalby a un rendez-vous secret avec Stok, un colonel russe.

Dalby défie le général Cathcart, soupçonnant une implication américaine dans l'enlèvement de Dawson. Harry et Jean se rendent sur l'atoll du Pacifique où la bombe à neutrons doit être testée.

Harry est remis à l'armée chinoise où il est soumis à un régime ahurissant de torture mentale. L'amour de Dalby pour le Dr Lavotchkin altère son jugement.