Em Canário Negro, a agente da CIA Avery Graves (Kate Beckinsale) vive entre a vida e a morte todos os dias, mas uma missão especialmente perigosa a coloca de frente para um impasse: deve seguir as instruções dos terroristas internacionais que raptaram seu marido, roubando informações sigilosas e traindo seu país, ou deixar o amor da sua vida morrer? A espiã recorre, então, a seus contatos do submundo e seu treinamento de ponta para encontrar o material secreto e salvar seu marido. Ao mesmo tempo, deve sobreviver às ameaças dos sequestradores e aos obstáculos de seus superiores da CIA – interpretados por Ben Miles e Ray Stevenson em seu último papel. Nessa corrida contra o tempo, Avery Graves deve agir o quanto antes e confiar em suas habilidades para evitar uma crise global.