En la década de los setenta, el Berberian Sound Studio fue el estudio de postproducción de sonido más barato y sórdido de toda Italia, por el que solamente las películas más perturbadoras han procesado y editado sus mezclas de sonido en este lugar. Gilderoy, un tímido ingeniero de sonido residente en el Reino Unido, viaja a Italia para encargarse de mezclar el último giallo de Santini, el gran maestro del género; Gilderooy pronto se verá atrapado en un mundo prohibido poblado por actores maniáticos donde los caprichos artísticos y la burocracia más absurda marcan el día a día.

Un críptico mensaje del pasado envía a James Bond a una misión secreta a México D.F. y luego a Roma, donde conoce a Lucía Sciarra, la hermosa viuda de un infame criminal. Bond se infiltra en una reunión secreta y descubre la existencia de una siniestra organización conocida como SPECTRE. Mientras tanto, en Londres, el nuevo director del Centro para la Seguridad Nacional cuestiona las acciones de Bond y pone en duda la importancia del MI6, encabezado por M. De modo encubierto Bond recluta a Moneypenny y Q para que le ayuden a buscar a Madeleine Swann, la hija de su antiguo archienemigo, el Sr. White, que quizá tenga la clave para desentrañar el misterio de SPECTRE. A medida que Bond avanza en su misión, descubre una estremecedora conexión entre él mismo y el enemigo que busca.