Un savant a découvert une formule permettant la transformation du sel marin en or. Randolph, l'amant d'Amanda, épouse du savant, est le chef d'une organisation criminelle « Vautour » qui cherche à s'approprier le secret. Randolph tue le savant, puis Amanda elle-même qui lui livre les renseignements : le savant a reporté la formule sur quatre photographies qu'il a données à ses quatre filles d'un premier lit. Randolph se lance à leur recherche, concurrencé par Sandy, la fille d'Amanda et du savant, aidée des deux fameux agents de l'U.N.C.L.E., Napoléon Solo et Ilya Kuriatyn. Cette recherche entraîne une série de péripéties aventureuses où les quatre morceaux de la formule circulent d'un camp à l'autre. A Rome, grâce à cette recherche, l'une des quatre filles, mariée à un comte italien, découvrira le trésor des ancêtres. A Londres, une autre fille, danseuse dans un night-club, trouvera l'homme de sa vie en la personne du policeman qui l'a arrêtée. En Autriche, une autre épousera le propriétaire d'une station de ski qui découvrira dans ces aventures qu'elle l'aimait pour lui-même et non pour son argent. Enfin Sandy, enlevée au Japon par Randolph, échappée et cachée parmi des geishas, retrouvera sea deux amis et leur permettra de compléter la formule. Mais Randolph, qui possède maintenant lui aussi la formule, capturera Sandy, Napoléon et Ilya et voudra leur montrer triomphalement le résultat de la formule avant de les tuer. Heureusement les deux agents de l'U.N.C.L.E. parviendront à faire sauter le laboratoire de « Vautour » et à rentrer en Europe pour assister au bonheur des époux auquel ils ont involontairement contribué.