Zwanzig Jahre lang sucht Molly (Tessa Thompson) schon nach ihnen. Die Rede ist von den Männern in Schwarz, die offensichtlich mit dem Einfangen flüchtiger Außerirdischer betreut sind. Sie weiß dass, da sie als Kind ein kleines blaues Wesen gesehen hat und nur ihr Gedächtnis bei diesem Ereignis nicht gelöscht wurde. Die langwierigen Nachforschungen haben sich endlich ausgezahlt, denn nun sitzt Molly plötzlich vor Agent O (Emma Thompson).
Sie wird schließlich als Agentin auf Probezeit eingestellt und nach London geschickt, wo Agent High T (Liam Neeson) die Zentrale leitet. Durch ihre Hartnäckigkeit landet sie bald darauf in einem chaotischen Einsatz zusammen mit dem Top-Agenten H (Chris Hemsworth). Die Sache beginnt dabei zunächst harmlos, wird jedoch schnell zu einem Fiasko, das sogar die Sicherheit des gesamten Planeten gefährden könnte.
