소련에서 원자 무기의 탄두가 실린 열차가 전복되는 사고가 일어난다. 미국의 핵 전문가인 줄리아 켈리 박사(니콜 키드먼)는 이 사고가 탄두 탈취를 숨기기 위한 음모라는 사실을 알아낸다. 켈리 박사를 돕기 위해 육군 정보국의 드보 대령(조지 클루니)이 파견된다. 현실적인 드보 대령은 켈리 박사의 원칙적인 성격과 충돌한다. 둘은 도난당한 핵무기를 뒤쫓아 너무 늦기 전에 음모의 진실을 밝히려 하는데…