Charlie Heller es un brillante pero introvertido decodificador de la CIA que trabaja en una oficina en el sótano de la sede de Langley. Su vida cambia radicalmente cuando su esposa muere en un ataque terrorista en Londres. Cuando sus supervisores se niegan a tomar cartas en el asunto, él mismo toma las riendas y se embarca en un peligroso viaje por todo el mundo para localizar a los responsables. Su inteligencia puede ser el arma definitiva para llevar a cabo su venganza.

Simon (James McAvoy), un empleado de una casa de subastas, se asocia con una banda criminal para robar una valiosa obra de arte. Pero, tras recibir un golpe en la cabeza durante el atraco, descubre, al despertarse, que no recuerda dónde ha escondido el cuadro. Cuando ni las amenazas ni la tortura física logran arrancarle respuesta alguna, el líder de la banda (Vincent Cassel) contrata a una hipnoterapeuta (Rosario Dawson) para que le ayude a recordar.