ในโลกที่สายลับและผู้หลบหนีต้องใช้ชีวิตซ่อนเร้น นาตาชา โรมานอฟฟ์ หรือแบล็ค วิโดว์ ต้องเผชิญหน้ากับอดีตอันดำมืดของเธอเมื่อแผนการร้ายที่เกี่ยวข้องกับห้องแดง ซึ่งเป็นองค์กรฝึกนักฆ่าเด็กสาว กลับมาคุกคามอีกครั้ง เธอต้องกลับไปหาครอบครัวจอมปลอมที่เคยร่วมงานกันเพื่อหยุดยั้งวายร้ายที่ใช้เทคโนโลยีควบคุมจิตใจผู้คน การต่อสู้เพื่อไถ่บาปและปกป้องคนที่เธอรักจึงเริ่มต้นขึ้นท่ามกลางการไล่ล่าที่ดุเดือดทั่วโลก
