Il y a 15 ans, Erik Heller a sauvé un bébé, Hanna, d'un bâtiment secret en Roumanie. Depuis, ils vivent au cœur de la forêt polonaise. Erik a appris à Hanna à devenir une remarquable tueuse et chasseuse. Mais, voulant découvrir le monde, elle décide de partir. Ce qui attire l'attention de Marissa Wiegler, agent de la CIA, qui traque Hanna depuis sa naissance.

Après sa capture par les hommes de Marissa, Hanna doit s'échapper du complexe marocain de la CIA pour retrouver Erik à Berlin. Elle fait la rencontre de Sophie, une ado britannique en vacances avec sa famille, qui lui fera goûter pour la première fois aux plaisirs de la vie et au frisson de l'adolescence. Mais malgré cette bribe de normalité, la menace permanente de Marissa n'est jamais très loin.

Hanna et Erik sont enfin réunis à Berlin. Ils trouvent une planque chez un vieux compagnon d'armée d'Erik, où Hanna en apprend davantage sur le passé de son père. Hanna souhaite regoûter à la vie normale qu'elle a entrevue grâce à Sophie, mais sa frustration s'accroît à chaque règle imposée par son père. Erik sent l'étau de la CIA se refermer sur lui. Son ami et lui préparent leur offensive.

Alors qu'Erik retient Marissa prisonnière, il tente de passer un accord avec elle pour quitter Berlin avec Hanna. De son côté, Hanna se cache chez Dieter et sa famille. Prête à tout pour savoir ce que trafique son père, Hanna finit par apprendre un secret colossal sur son propre passé. Mais tandis qu'un plan d'évasion commence à prendre forme, Marissa cherche elle aussi à s'échapper.

Toujours sous le choc de ses découvertes sur Erik, Hanna se cache dans la banlieue de Londres grâce à son amie Sophie. Cette dernière persuade Hanna de se rendre à une soirée de lycée. Pour la première fois, Hanna goûte à la fougue de la jeunesse. De son côté, l'ami d'Erik tente désespérément de panser ses blessures.

La relation entre Hanna et Sophie tourne au vinaigre car elles apprécient le même garçon, Anton. Après leur dispute, Marissa débarque chez les parents de Sophie en se faisant passer pour la mère d'Hanna. Doit-elle mettre en danger Sophie et sa famille, ou bien renoncer à sa liberté et suivre Marissa ? De son côté, Erik subit un interrogatoire musclé de la part de Sawyer et ses hommes.

Ayant conscience qu'Hanna n'acceptera rien d'autre que la vérité, Erik la conduit en Roumanie sur les traces de son passé. Pendant de temps, Marissa a le sentiment que Sawyer n'a pas été totalement franc avec elle au sujet d'Utrax.

Lorsqu'Erik dévoile la vérité à propos d'Utrax, Hanna est bien décidée à agir. De son côté, Marissa cuisine Sawyer afin d'apprendre ce qu'il s'est véritablement passé dans ce complexe.