Philomena Lee, una donna irlandese viene costretta ad abbandonare suo figlio dopo averlo partorito in un convento. Molti anni dopo, la donna, assieme al giornalista Martin Sixsmith, si mette alla ricerca del figlio, nel frattempo affidato a una famiglia americana.

Hanna è solo un'adolescente, ma ha la forza, le energie e le capacità di un soldato. E' stata cresciuta così dal padre, un ex agente della CIA, nei luoghi più estremi della Svezia. Vivendo come nessun altra coetanea, la sua educazione e il suo addestramento sono stati una cosa sola, mirati al trasformarla in un'assassina perfetta. Mandata in missione dal padre, Hanna dovrà attraversare l'Europa come una fuggiasca, cercando di seminare degli agenti speciali messi sulle sue tracce da un'altra agente CIA senza scrupoli e dal passato misterioso. Avvicinandosi al suo obiettivo, Hanna dovrà fronteggiare delle rivelazioni sulla sua vita e delle domande inaspettate sulla sua umanità.