Un campió dels esports de risc, Xander Cage, és reclutat per l'Agència de Seguretat Nacional per a una missió especial. L'agent Gibbons instrueix Xander per convertir-lo en l'agent secret XXX, un personatge sense escrúpols la missió del qual és infiltrar-se en l'organització del malèfic Yorgi, que vol destruir el món.