A história desenrola-se durante a Segunda Guerra Mundial, quando Max (interpretado por Brad Pitt), um agente de contra-inteligência dos Aliados, e Marianne (interpretada por Marion Cotillard), uma espiã francesa infiltrada, se encontram em Casablanca, um local estratégico militar. Partilhando o objetivo comum de assassinar o embaixador alemão, os dois são forçados a fingir que são um casal.