1942 ist Hitlers Drittes Reich auf dem Höhepunkt seiner Macht. Die "Endlösung"? der Judenfrage wurde eingeleitet, ins Leben gerufen vom SS- und Gestapo-Chef Reinhardt Heydrich (Jason Clarke). Der rücksichtslose Mann hat es mithilfe seiner aristokratischen Frau Lina (Rosamund Pike) bis ganz an die Spitze der nationalsozialistischen Führungsriege geschafft. Um ihn auszuschalten, plant der Widerstand der Tschechoslowakei eine ehrgeizige Operation: Zwei junge Rekruten, Joseph Gacik und Jan Kubis (Jack O'Connell und Jack Reynor), werden von Winston Churchill und dem tschechoslowakischen Oberhaupt Edvard Bene? nach Prag geschickt, um Reinhardt Heydrich mit einem Anschlag zu töten. Bei der Planung unterstützt werden sie dabei von einer jungen Widerstandskämpferin (Mia Wasikowska). Die Operation erhält den Namen Anthropoid.

Lucia de Berk ist Krankenschwester. Während ihres Dienstes verstirbt ein Baby im Juliana Kinderkrankenhaus in Den Haag. Als sich die Fälle häufen, werden die Behörden auf sie aufmerksam. Lucia, die behauptet, dass alles ein Zufall sei, wird wegen sieben Morden angeklagt. Ein spektakuläres Gerichtsverfahren beginnt, nach dem Lucia zu lebenslanger Haft verurteilt wird. Die eifrige Staatsanwältin Judith, die von der Schuld des "Todesengels" überzeugt war, entdeckt nach und nach neue Indizien, die sie zweifeln lassen. Judith versucht, den Fall neu aufzurollen, doch es scheint, als könne sie nichts mehr für Lucia tun.