L'agent secret James Bond est chargé d'enquêter, de concert avec une collègue soviétique, Anya Amasova, sur la disparition de deux sous-marins atomiques, l'un anglais et l'autre russe. Les recherches mènent les deux compagnons d'aventure en Egypte puis en Sardaigne où ils sont sur la piste du puissant armateur Stromberg. Celui-ci s'est emparé des submersibles grâce à un super-pétrolier spécialement aménagé à cet effet. Il renouvelle l'exploit en capturant un sous-marin américain à bord duquel se trouvent Bond et Anya. L'agent 007 arrive pourtant à déjouer ses plans maléfiques.