De doorwinterde CIA agente Valerie Plame (Naomi Watts) ontdekt dat Irak geen actief nucleair programma heeft. Ook haar echtgenoot Joe (Sean Penn), die in Afrika onderzoek doet naar de verkoop van verrijkt uranium aan Irak, heeft zijn twijfels en publiceert een striemend artikel in de NY Times. Hun overtuiging staat in schril contrast met de heersende opinie in Washington. Een enorme controverse barst los. Wanneer Valeries geheime identiteit gelekt wordt naar de pers, weet ze niet wat ze moet geloven. Een ongelukkig toeval of een strategische zet om hen in diskrediet te brengen? De gevolgen zijn niet te overzien: Valeries carrière is voorbij, haar kwetsbare contactpersonen in het buitenland aan hun lot overgelaten. Haar vrienden nemen afstand, ze ontvangt doodsbedreigingen en Joe krijgt geen enkele opdracht meer. Valerie moet tot het uiterste gaan om haar reputatie, haar carrière en haar huwelijk te redden…