Après une série de tests, Xander Cage dit « xXx », un spécialiste des sports extrêmes couvert de tatouages, est recruté par Augustus Gibbons, un agent de la National Security Agency (NSA), pour s’infiltrer dans une organisation criminelle et mettre fin à ses agissements. Dirigée par un certain Yorgi, celle‐ci se fait appeler « Anarchie 99 » et son siège se situe à Prague, en République tchèque. Gibbons est persuadé que Xander Cage réussira là où les espions conventionnels ont échoué.Ce dernier insiste toutefois pour accomplir cette mission à sa façon. Il se présente alors directement à Yorgi et se lie rapidement d’amitié avec lui, l’occasion pour Xander Cage de découvrir les terribles desseins de l’organisation.

Dans les années 30, le pilote Roger Shumannn, ancien as de l'aviation militaire, s'exhibe dans des meetings aériens itinérants où il retrouve brièvement son statut de héros bravant la mort. Aigri, il entraîne dans son existence misérable son fils et sa femme, Laverne, qu'il délaisse mais qui se sacrifie pour lui en s'exhibant légèrement vêtue dans des sauts en parachute. Ils sont accompagnés par Jiggs, le fidèle mécanicien, depuis toujours amoureux de Laverne. Un jeune journaliste, Burke Devlin, s'intéresse à leur histoire et va bouleverser leur routine.