Події фільму "Агенти А. Н. К. Л." розгортаються на початку 1960-х років, за часів Холодної війни. Головні герої фільму - агент ЦРУ Наполеон Соло (Генрі Кавілл) і співробітник КДБ Ілля Курякін (Армі Гаммер), які вже багато років ведуть війну між собою. Але обставини складаються таким чином, що обидва агенти змушені об'єднатися, щоб протистояти міжнародній злочинній організації під назвою "T.H.R.U.S.H." (Technological Hierarchy for the Removal of Undesirables and the Subjugation of Humanity). Ця організація збирається поширити найпотужнішу ядерну зброю.
Супер-агенти протиборчих організацій беруться розшукати керівників злочинного синдикату, щоб порушити їхні плани. Дуже швидко вони розуміють, що порізно домогтися успіху вони не зможуть.
Єдиною зачіпкою в пошуку бази з виробництва зброї стає дочка німецького вченого, за допомогою якої вони зможуть проникнути в злочинну організацію, щоб запобігти катастрофі світового масштабу.