Valerie Plame es empleada de la Agencia Central de Inteligencia, un hecho que nadie conoce fuera de la agencia, excepto su marido y sus padres. Es una oficial de inteligencia que participa en una serie de operaciones encubiertas delicadas y a veces peligrosas en el extranjero.

Su marido, Joseph C. Wilson, es un diplomático que recientemente ha sido embajador de Estados Unidos en Gabón. Debido a su anterior experiencia diplomática en Níger, los colegas de la CIA de Plame se dirigen a Wilson para que viaje allí y obtenga información sobre si Irak está adquiriendo uranio en forma de torta amarilla para utilizarlo en la construcción de armas nucleares. Wilson determina, para su propia satisfacción, que no es así.

Después de que George W. Bush emprendiera una acción militar, que justificó en un discurso sobre el estado de la Unión de 2003 aludiendo a la utilización del uranio para la construcción de armas de destrucción masiva, Wilson envió un artículo de opinión a The New York Times en el que afirmaba que estos informes eran categóricamente falsos.

Posteriormente, los medios de comunicación revelan la condición de Plame como agente de la CIA, y la filtración procede posiblemente de funcionarios de la Casa Blanca, incluido el jefe de gabinete del vicepresidente y asesor de seguridad nacional, Scooter Libby, en parte para desacreditar la acusación de su marido de que la administración Bush había manipulado la inteligencia para justificar la invasión de Iraq. Como resultado, Plame es inmediatamente despedida de la agencia, dejando varias de sus delicadas operaciones en el limbo y creando una ruptura en su matrimonio.

Plame abandona a su marido, enfadada aún más por la concesión de entrevistas en televisión y prensa escrita, que exponen a ambos a la condena pública y a las amenazas de muerte. Sin embargo, Wilson acaba convenciéndola de que no hay otra forma de luchar contra un poder tan grande como el de la Casa Blanca para ciudadanos como ellos. Plame vuelve con él y testifica ante un comité del Congreso, mientras que Libby es condenado por perjurio y obstrucción a la justicia y se le impone una pena de 30 meses de prisión, aunque el presidente Bush conmuta la pena de cárcel en favor de Libby.