Alex, Clover et Sam sont étudiantes dans la vie de tous les jours, elles sont en réalité agents secrets, c'est-à-dire des espionnes professionnelles qui travaillent pour le WOOHP, une organisation secrète de protection de l'humanité.
Berlin, années 1960. Le rusé Harry Palmer s'installe en Allemagne après avoir commis des crimes qui pourraient lui valoir une peine de huit ans dans une prison militaire anglaise. Voyant son potentiel, un officier de renseignement lui offre un moyen d'éviter l'enfermement en devenant espion. Sa première affaire est le dossier Ipcress, une mission d'infiltration. Palmer doit retrouver la trace d'un scientifique britannique disparu. Quand il le retrouve, le savant est amnésique. Palmer découvre que ce dernier est soumis à un conditionnement psychologique...
Infiltré sous couverture, l'agent secret John Tavner est régulièrement empêtré dans des situations impossibles qui l’obligent à choisir entre plusieurs mauvaises solutions. Victime d’un syndrome de stress post-traumatique, notre espion est à deux doigts d'atteindre le point de rupture...
En 1983, à Blagnac, une reine de l’aérobic américaine débarque dans la région de Toulouse, berceau de l’aéronautique française. Elle vient en réalité espionner les secrets du futur modèle d'avion en développement en France.