Evelyn Salt genießt bei der CIA den Ruf, eine der besten Agentinnen des Geheimdienstes zu sein. Loyalität und Patriotismus stehen bei ihr an vorderster Stelle. Niemand würde ihre Integrität in Frage stellen. Bis ein Überläufer sie beschuldigt, eine russische Spionin zu sein. Salt setzt sich ab. Während sie ihre gesammelten Fähigkeiten einsetzt, um ihre Verfolger zu täuschen und abzuschütteln, müht sie sich darum, ihre Unschuld zu beweisen. Damit bewirkt sie aber nur das Gegenteil. Offenbar gibt es ein Geheimnis, von dem keiner erfahren soll.

In nicht allzu ferner Zukunft ist die Grenze zwischen Mensch und Maschine noch weiter verschwommen: Nicht nur physisch sind die Androiden ihren Schöpfern mittlerweile zum Verwechseln ähnlich, auch emotional. Dies lernt ein leitender Wissenschaftler (Michael Peña) auf die harte Tour: Der von ganz speziellen Albträumen geplagte Familienvater muss feststellen, dass er selbst nicht gezeugt wurde, sondern geschaffen. Er ist der erste seiner Art und kein Mensch, sondern eine des Fühlens fähige - quasi beseelte - Maschine in Menschengestalt.

Die Vergangenheit droht Agent K einzuholen. Denn vor mittlerweile 40 Jahren hat er den gefährlichen Alien-Verbrecher Boris verhaftet, wobei dieser seinen Arm verlor. Seitdem sitzt Boris in einem geheimen Gefängnis am Mond und sinnt auf Rache. Doch mit Hilfe der hübschen Lilly gelingt Boris die Flucht und er macht sich rasch auf die Jagd nach K. Doch er will ihn nicht etwa einfach töten, sondern in die Vergangenheit reisen, K umbringen und gleichzeitig seinen Arm retten. Da K plötzlich wie vom Erdboden verschwunden ist und sich nur sein Partner Agent J an ihn erinnern kann scheint das unterfangen auch gelungen zu sein - doch J lässt das natürlich nicht auf sich sitzen, reist ebenfalls in die Vergangenheit und arbeitet mit dem jungen K zusammen um Boris aufzuhalten...