Le film relate l'activité d'Odette Sansom, héroïne française du Special Operations Executive, qui fut courrier (agent de liaison) dans le réseau SPINDLE de Peter Churchill actif dans le sud-est de la France, et qui fut arrêtée en avril 1943 avant d'être déportée à Ravensbrück.
Le journaliste Thomas Mollert, chef d'un réseau de contre-espionnage, fait venir à Trieste, un de ses agents, Cyril, dont il a besoin pour démasquer Miguel, un espion. Ils s'introduisent chez Miguel pour retrouver certains documents, pendant que Catherine, l'amie de Cyril, le retient dans un cabinet particulier. Un des tueurs de Miguel les surprend et prévient ce dernier qui est abattu par Catherine. Mollert réussit sa mission et Cyril et Catherine vivent leur roman d'amour à Venise.
En 1957, en France, « le Gorille », as des services spéciaux, parvient grâce à sa force et à son astuce à démanteler un réseau d'espionnage qui a mis la main sur les secrets atomiques français. Son enquête le mène à un certain Veslot, un diplomate…
Bob Stanley (Eddie Constantine) était un agent secret pendant la deuxième guerre mondiale en France. Après la guerre il retourne dans ce pays en tant que consultant : en réalité il travaille pour le FBI, à la recherche de faux-monnayeurs.
Ancien truand, ancien agent du Deuxième Bureau, Paul Lamiani (Lino Ventura) est devenu un honnête père de famille, patron de restaurant. Un jour, la DST le fait appeler et lui demande de renouer avec un dénommé Raymond (Paul Frankeur), truand mêlé à un trafic de documents touchant la Défense nationale.
Durant la Seconde Guerre mondiale, deux espions, Elle et Lui, se retrouvent dans un chalet de montagne. Chacun doute de la véritable identité de l’autre, Lui en tenue de SS, Elle en tenue civile : sont-ils Britanniques, Allemands ? Le couple passe par des sentiments extrêmes, de l’amour à la violence. Leur éprouvant tête-à-tête va s’achever tragiquement...
Le 3 septembre 1939 à Prague — juste avant la déclaration de guerre —, le professeur Axel Bomasch, inventeur d'un procédé de blindage, ne voulant pas que sa trouvaille tombe aux mains de l'Allemagne nazie, parvient à s'enfuir à Londres, mais laisse derrière lui sa fille Anna, arrêtée par la Gestapo et envoyée en camp de concentration. Là, elle rencontre Karl Marsen, prisonnier comme elle. Ils parviennent à s'évader et à gagner Londres à leur tour. Par l'intermédiaire d'un agent des services secrets britanniques, Gus Bennett, la jeune femme retrouve son père, mais Karl, en réalité un officier nazi, kidnappe les Bomasch qui sont transférés à Berlin. Gus se rend alors dans la capitale du Reich, sous l'identité d'un officier allemand du Génie — il est germanophone —, pour tenter de ravir Anna et le professeur à la Gestapo et de les ramener en Angleterre.
Avant le commencement de la Seconde Guerre mondiale, la société japonaise Black Dragon prépare un plan diabolique avec les nazis. Ceux-ci demandent au brillant scientifique, le Docteur Melcher, d’aller au Japon pour une mission secrète. Il s’agit de transformer six conspirateurs japonais pour qu’ils ressemblent à six chefs américains. Les véritables chefs américains sont assassinés et les conspirateurs les remplacent. Pendant ce temps, le Docteur Melcher est condamné à la prison à vie pour que le secret du complot meure avec lui.
Sara vit en Europe avec son mari Kurt Muller. Celui-ci a collecte des fonds pour lutter contre le nazisme. Invités par la mère de Sara, Kurt s'oppose au comte de Brancovis qui le soupçonne d'être nazi. Il l'abat puis s'envole pour l'Allemagne. Sans nouvelle, Sara verra bientôt partir son fils aîné pour poursuivre l'oeuvre de son père.
Le diplomate britannique Sir Henry Marchmont voyage sur un vol transatlantique de Londres à New York, en route pour Washington. Il est suivi par un groupe d'espions allemands, dirigés par William Easter, qui le soupçonnent d'être porteur de documents secrets du gouvernement. Les agents allemands découvrent que Sir Henry est en fait un leurre et Easter reconnaît en John Grayson, un autre passager, le vrai messager. Réalisant qu'il a été découvert, Grayson glisse une boîte d'allumettes dans le sac d'une passagère, Nancy Partridge, quelques instants seulement avant d'être enlevé par Easter et ses hommes.
Valse des espions internationaux autour de la formule d'une invention secrète du savant allemand Keibel. « Ted the Hook » l'Américain, « Boris Almazian » le Soviétique, un Britannique, « Otto Lohn » l'Allemand, et bien sûr Berthomieu dit « Le Vieux », chef des services d'espionnage français, se déchaîneront pour l'obtenir. Géo Paquet dit « Le Gorille » ne sera pas le moins acharné à défendre son supérieur, « Le Vieux », et les intérêts de son pays.
L'agent du F.B.I Lemmy Caution, qui arrive des États-Unis, et le général Rupert, chef du service français de contre-espionnage, s'occupent de la même affaire : retrouver un espion connu sous le nom de Varley. Malgré sa vivacité, son punch et son goût des boissons fortes, Lemmy sera coiffé au poteau par les services français et, de retour à Washington, pourra tenter de récupérer les fils embrouillés de cette histoire où la propre nièce de Rupert, Martine, était le sosie d'une aventurière et où Girotti, propriétaire d'un bar, n'était autre que le fameux Varley.
Pendant la Seconde Guerre mondiale, Sherlock Holmes favorise la fuite du docteur Franz Tobel, inventeur d'un viseur novateur, et le protège des nazis qui le recherchent.
Pendant la deuxième guerre mondiale, Vincent Van Der Lyn, ancien instituteur danois passé dans la résistance, arrive faire escale à Lisbonne, rare ville neutre, à destination de Londres. N'ayant aucun visa sur son passeport, il éveille la suspicion du Capitaine Pereira, chef de la police locale. A Lisbonne, ville devenue cosmopolite et interlope durant la guerre, Vincent Van Der Lyn rencontre Irene Von Mohr, épouse d'un diplomate allemand qui l'a sauvée autrefois de Dachau, ce que Vincent ignore pendant une bonne moitié du film. Le coup de foudre entre Vincent et Irene est immédiat mais les circonstances sont hostiles. Tout comme dans Casablanca, Irene n'aime pas son mari mais elle ne veut pas le quitter par devoir. Vincent Van Der Lyn rejoint Ricardo Quintanilla, chef de la résistance, réfugié dans un village de pêcheurs, et ce dernier lui confie rapidement qu'il y a un traitre dans leur réseau.