Sipnosis:
no de los productores de la película, Michael G. Wilson, confirmó que ésta continuaría «literalmente una hora después de ‘Casino Royale’», cuando el villano Sr. White era tiroteado y capturado por Bond en el Lago de Garda (Italia).

La película arranca con Bond escapando en una persecución de coches en Siena; lleva al Sr. White en el maletero de su vehículo. La sinopsis oficial señala que White revela a Bond y a M que su organización (llamada Quantum y desconocida para todos) tiene agentes en el Gobierno de Su Majestad y en la CIA.

Traicionado (en la película anterior) por Vesper Lynd, la mujer a la que amaba, 007 intenta que su nueva misión no se mezcle con sus problemas personales. Siguiendo su determinación para desvelar la verdad, Bond y M (Judi Dench) interrogan al Sr. White (Jesper Christensen), quien se niega a colaborar pero revela que la organización que chantajeó a Vesper es mucho más compleja y peligrosa de lo que nadie haya imaginado. Durante el interrogatorio, se produce un ataque a traición por parte del agente Mitchell que termina con la vida de otro agente y aparentemente del Sr. White. Bond lo persigue a través de los techos de Sienna, finalmente Bond enfrenta a Mitchell en una lucha de altura colgando de cuerdas, de pronto la cuerda de Bond se desata en parte, dejándolo de cabeza a centímetros del suelo, en eso Mitchell sube a través de las construciones de madera para alcanzar su arma, Bond intenta lo mismo con la suya, la cual está a unos cuantos metros de él. Ambos logran agarrar cada quien su respectiva arma, los dos se apuntan con ellas, para suerte de Bond, el es el primero en tirar del gatillo. De regreso en el cuartel en Sienna, Bond se da cuenta que White ha escapado sin rastro alguno, más que la sangre que dejó por la herida de bala.

La inteligencia forense relaciona a Mitchell con una cuenta bancaria en Port au Prince, Haití. Bond viaja a dicha ciudad y tras una pelea, suplanta la identidad de un geólogo y conoce a la bella pero luchadora Camille (Olga Kurylenko), una mujer que quería cerrar un trato con el geólogo pero que realmente busca su propia venganza. Camille conduce a Bond hasta Dominic Greene (Mathieu Amalric), un hombre de negocios sin escrúpulos con un peso importante dentro de la misteriosa organización Quantum. En una misión que le llevará a Austria, Italia y Sudamérica, Bond descubre que Greene está conspirando para hacerse con el control absoluto de uno de los recursos naturales más importantes del mundo, el agua, forjando un acuerdo con el exiliado boliviano, el General Medrano. Greene oculta sus intenciones detrás de la entidad supuestamente ecologista Greene Planet.

Greene pretende utilizar sus contactos para ayudar a derrocar el régimen actual en Bolivia y colocar como jefe de estado al exiliado General Medrano (Joaquín Cosío). Medrano les daría a cambio un pedazo de desierto, que esconde un yacimiento secreto. En realidad, este acuerdo les dará a ellos el control total de la nación por una exclusiva en el abastecimiento de agua. Bond viaja a Austria y América del Sur a desentrañar el plan de Greene.

En un campo de batalla lleno de traición, asesinatos y engaño, Bond se alía con su viejo amigo Rene Mathis (Giancarlo Giannini) para desvelar la verdad. 007 debe ir un paso por delante de la CIA, los terroristas e incluso la propia M, para desarticular el siniestro plan de Greene y detener su organización. Para ello seduce a Miss Fields (Gemma Artenton) oficinista del consulado británico encargada de hacerlo regresar de La Paz a Londres. Greene contrataca brutalmente haciendo matar a Mathis y escondiéndolo en el maletero del coche de Bond, para incriminarlo, y ahogando a Fields en petróleo, en una escena que constituye un homenaje a Goldfinger. Bond a su vez averigua por medio de su amigo Félix Leiter, de la CIA, dónde se va a reunir Greene con Medrano y el jefe de policía. Junto a Camille, ataca el Hotel Perla de las Dunas. Camille elimina a Medrano (asesino y violador de sus familiares), en venganza, y Bond captura, interroga y abandona en pleno desierto a Greene, con una lata de aceite de motor, en claro desquite por Fields. Finalmente, Bond llega a Kazán, Rusia, donde el antiguo amante de Vesper, Yusef, está induciendo a la traición a una empleada de la inteligencia canadiense, ajusta cuentas con él y lo deja con vida para ser interrogado. Al salir se encuentra con M, la cual pide a Bond que vuelva a lo que él responde “Nunca me fui” y se va caminando en medio de el frío clima, no sin antes dejar caer el collar que Yusef le había regalado a Vesper, con lo que se cierra la deuda.