CIA特工Erica（梁琤飾）憑借特殊生理條件被選中，經全身機械化改造成為代號"黑貓"的超級殺手。在獲悉國際恐怖組織派遣"鐵人"刺殺葉利欽的情報后，CIA指派"黑貓"與華裔情報員羅彬（仇云波飾）組成行動小組。兩人在莫斯科展開追蹤時遭遇精心設計的陷阱，"黑貓"的核心系統受到致命損傷。情報局啟動緊急修復程序的同時，在克里姆林宮周邊區域布設精密監控網絡。重創后的"黑貓必須在48小時內完成系統重啟，與搭檔突破恐怖分子的重重防線，在刺殺行動實施前鎖定"鐵人"（尹相林飾）的真實身份并實施攔截。修復過程中暴露出的機械軀體缺陷，以及任務目標與人性殘存之間的持續沖突，構成了行動最大的不確定因素。