Героиня фильма «Взрывная блондинка» — сокровище Секретной разведывательной службы Ее Величества, агент Лорейн Бротон (Шарлиз Терон), сочетающая в себе навыки хладнокровного киллера с чувственностью и готовая пойти на крайние меры, чтобы выжить на очередной смертельной миссии. Недавно Лорейн вернулась из немецкой столицы, куда она была направлена накануне падения Берлинской стены, чтобы разобраться со странным убийством агента под прикрытием и восстановить пропавший список двойных агентов. Там же ее партнером становится Дэвид Персиваль (Джеймс МакЭвой), глава берлинского подразделения. Теперь двое агентов ЦРУ (Джон Гудмен, Тоби Джонс) жаждут услышать подробности о той шпионской игре, что затеяла Лорейн и которая едва не стоила ей жизни.