Isolée du monde depuis la petite enfance, Hanna a grandi dans une chaumière du nord de la Finlande, en compagnie de son père Erik, un agent renégat de la CIA qui l'a entraînée à devenir une parfaite machine à tuer. Mais à 16 ans, le temps est venu pour elle de sortir au grand jour et de mettre en marche le plan de vengeance longuement mûri par son père. Après avoir convenu de se retrouver plus tard à Berlin, Erik et Hanna se séparent, lui en prenant les bois afin d'éviter sa capture, elle en attendant que le radar GPS qu'elle a déclenché n'incite la CIA à venir la cueillir. Détenue dans une base souterraine du désert marocain, Hanna demande à parler à Marissa Wiegler, l'agente responsable de la mort de sa mère, avant de décimer ses ravisseurs et d'échapper héroïquement aux gardes. Sa fuite est ensuite facilitée par sa rencontre avec une famille de voyageurs anglais naïfs, qui la font traverser en Espagne. Tandis qu'elle poursuit sa route vers Berlin, les hommes de main de Marissa la suivent à la trace avec consigne de la capturer vivante, tandis que d'autres, dans la capitale allemande, guettent le retour d'Erik afin de le tuer.