Gibbons, recruteur d'agents secrets d'un nouveau genre pour le programme triple X de la NSA, est en Chine, dans un restaurant, lorsqu'un satellite s'y écrase. Marke, une responsable de la NSA, dit à ses cadres qu'un traître parmi eux a fait chuter le satellite en utilisant la « boîte de Pandore », dispositif d'espionnage ultime capable d'intercepter, de décrypter et de manipuler n'importe quel signal. Un petit groupe dérobe alors la boîte sous le nez de Marke. Elle demande à Xander Cage, agent de Gibbons, de ramener l'objet. Avec son équipe, il retrouve le groupe mené par Xiang aux Philippines. Xiang veut utiliser la boîte pour une noble fin mais son acolyte Serena veut la détruire. En réalité, ils sont aussi des triple X. Xander s'empare de la boîte mais Serena la détruit. Un autre satellite s'écrase en Russie. La boîte détruite n'était que le prototype. L'équipe de Xander se rend à Detroit, où le signal de la boîte a été capté. Ils y retrouvent Xiang et sa bande. Xander et lui font finalement équipe et le traître de la NSA est tué. Xiang est arrêté et conduit dans un avion où Marke révèle à Xander qu'elle va faire s'écraser un satellite sur les triple X, avant de prétendre que la boîte est détruite, pour la garder secrète. Elle tire sur Xander, qui en réchappe. L'avion décolle. Xiang et lui éliminent Marke et sautent en parachute avec la boîte. Au sol, Xander la détruit. L'équipe se retrouve à l'enterrement de Gibbons, où ce dernier, bien vivant, vient saluer Xander.