Vijftien jaar nadat Erik Heller baby Hanna uit een geheim Roemeens instituut heeft bevrijd, leven de twee diep in het Poolse bos. Erik heeft Hanna goed leren moorden en jagen. Maar nieuwsgierig naar wat zich buiten die afgezonderde wereld bevindt, waagt ze zich verder van huis. Dat trekt de aandacht van CIA-agent Marissa Wiegler, die Hanna al sinds haar geboorte zoekt.

Nadat Hanna gepakt is door Marissa's mannen, vecht ze om uit het Marokkaanse CIA-gebouw te ontsnappen en naar Erik in Berlijn te gaan. Onderweg ontmoet ze Sophie, een Britse tiener op vakantie met haar familie, die Hanna laat kennismaken met de echte wereld en de opwindende tienertijd. Ondanks deze glimp van een normaal leven is de bedreiging van Marissa en haar agenten altijd in de buurt.

Hanna en Erikzien elkaar weer in Berlijn, waar ze bij zijn oude legervrienden verblijven en ze meer hoort over het verleden van haar vader. Toch verlangt Hanna naar het normale leven dat ze met Sophie geproefd heeft, en ze raakt steeds meer gefrustreerd door de regels van haar eigen vader. Nu Marissa in de buurt komt, beginnen Erik en zijn vrienden zich voor te bereiden op een aanval.

Erik houdt Marissa gevangen en probeert tot een akkoord te komen om hem en Hanna veilig uit Berlijn te krijgen. Intussen houdt Hanna zich schuil bij Dieter en zijn gezin. Wanhopig om meer te weten over wat haar vader van plan is, ontdekt Hanna een enorm geheim in haar eigen verleden. Terwijl hun ontsnappingsplan vorm begint te krijgen, probeert Marissa zelf te ontsnappen.

Aangedaan door haar ontdekkingen over Erik, logeert Hanna in de buitenwijken van Londen bij Sophie, die haar vriendin verborgen houdt voor haar ouders. Sophie neemt Hanna mee naar een feest, waar Hanna voor het eerst de opwinding van een tienerliefde meemaakt. Intussen proberen Eriks vrienden hem wanhopig te redden van de levensbedreigende verwondingen die hij tijdens zijn ontsnapping opliep.

Nu Erik beseft dat Hanna alleen nog maar de volledige waarheid zal accepteren, neemt hij haar mee terug naar Roemenië, zodat ze meer te weten kan komen over haar verleden. Intussen begint Marissa te begrijpen dat Sawyer haar niet de hele waarheid over Utrax heeft verteld.

Als Erik Hanna de waarheid over Utrax vertelt, is ze vastbesloten actie te ondernemen. Intussen probeert Marissa van Sawyer te weten te komen wat er echt in de instelling gebeurt.