五年後，軍情六處科學家維杜·奧齊從實驗室被綁架。奧齊手上持有生化武器海克力斯計劃（Project Heracles），武器內含的奈米機器人一經接觸，就會像病毒一樣傳播，被破譯為特定DNA鏈，因此在被編程為人基因密碼的時候，會變得非常危險。中情局特工菲力克斯·萊德找到正在牙買加安東尼奧港過退休生活的龐德，前美國特工羅根·艾許和他一起過來。他們希望龐德協助追蹤奧齊，但被龐德拒絕。那天晚上，龐德被名叫諾咪的女子盯梢，原來她繼承龐德，成了新任007特工。諾咪向龐德介紹了海克力斯計劃的情況。龐德聯絡M，發現M是奈米機器人計劃的發起人，開始責備M。之後，龐德接受萊德的請求。

龐德、萊德和艾許飛到古巴，和另一名與萊德關係友好的中情局特工帕洛瑪碰頭。龐德和帕洛瑪滲透進惡魔黨的會議地點，計劃救出奧齊，結果中了圈套。拘留期間利用仿生眼看東西和交流的布洛菲命令奈米機器人幹掉龐德。然而，奧齊遵照薩菲的命令修改奈米機器人的程序，將目標定為所有惡魔黨成員，一手摧毀了整個組織，讓龐德和布洛菲始料未及。龐德將奧齊帶船上，去見菲力克斯和艾許，豈料艾許已與薩菲結盟並背叛他們。艾許開槍打中萊德後，帶著奧齊一起逃跑，並把船炸掉。龐德打算與萊德一同游離逐漸下沉的船體，但期間萊德傷重而亡，他只好獨自游上水面。稍後，乘坐救生艇的龐德被途經的貨船救走。

曼妮潘妮帶龐德見Q，對方安排他去見布洛菲，了解奧齊把奈米機器人帶到哪裡。然而，薩菲見了瑪德琳，騙她感染上奈米機器人。由於瑪德琳是布洛菲被監禁以來唯一一個見過他的人，薩菲讓她去感染布洛菲。龐德在牢房中見到瑪德琳，用手碰到瑪德琳，在毫不知情的情況下感染機器人。瑪德琳被嚇得花容失色，離開了牢房。龐德見布洛菲，對方說自己五年前故意派人在馬泰拉伏擊他，讓瑪德琳看起來像是背叛了他。龐德知道情況後非常生氣，攻擊了布洛菲，意外讓對方染上奈米機器人，間接讓機器人按照薩菲的計劃殺掉布洛菲。

龐德深知布洛菲死後會發生什麼事情，便跟著瑪德琳來到她在挪威的舊居，結果發現瑪德琳從未沒跟他說有個五歲的女兒瑪蒂德。瑪德琳表示，薩菲小時候，她的父親按照布洛菲的命令幹掉他的父母，使得薩菲長大後一直想找布洛菲和惡魔黨報仇。即便布洛菲和惡魔黨已經被消滅，薩菲還在繼續復仇計劃，眼下他和艾許正帶著手下來抓龐德、瑪德琳和瑪蒂德。雖然龐德幹掉艾許和薩菲的手下，薩菲還是成功抓走了瑪德琳和瑪蒂德。

Q、龐德和諾咪定位到薩菲的位置，發現他人在日本和俄羅斯之間一座海島的二戰基地上。他們坐飛機滲透到薩菲的大本營，發現他計劃用奈米機器人作為生化武器，威脅全球數百萬人的性命，從而統領全球。諾咪將奧齊劫為人質，龐德則去找薩菲。薩菲把瑪蒂德帶在身邊，跟龐德說她是他的女兒。龐德開槍打傷薩菲的保鏢，薩菲趁機逃跑。瑪蒂德逃出薩菲的魔爪，與母親、龐德和諾咪團聚。

諾咪、瑪德琳和瑪爾蒂德乘坐離開，龐德留在島上開啟飛彈發射井，協助英國軍艦的飛彈打擊摧毀奈米機器人。龐德和薩菲陷入鏖戰，薩菲多次朝龐德開槍，使他不慎跌入池中，感染了有瑪德琳和瑪爾蒂德基因代碼的奈米機器人，這樣一來，如果龐德再次觸摸瑪德琳和瑪爾蒂德，她們就會死亡。龐德鎮定自若地殺掉薩菲，打開飛彈發射井。龐德透過無線電跟瑪德琳說話，說自己愛她，鼓勵她在自己不在身邊的情況下獨自生活，瑪德琳確認瑪爾蒂德的確是他的女兒。飛彈最終擊中小島，龐德與奈米機器人工廠一同葬身於火海之中，徹底挫敗了薩菲的陰謀。

M、曼妮潘妮、Q、坦納和諾咪在軍情六處喝酒緬懷龐德。與此同時，瑪德琳帶女兒去馬泰拉，告訴她父親是龐德的真相。