15 anni dopo aver salvato la piccola Hanna da una struttura segreta rumena, Erik Heller vive con lei in una foresta polacca. Grazie a Erik, ora Hanna è una cacciatrice e una killer temibile. Ma lei vuole lasciare quel mondo isolato e inizia ad allontanarsi da casa. Questo attira l'attenzione dell'agente della CIA Marissa Wiegler, che la cerca dalla nascita.

Catturata dagli uomini di Marissa, Hanna lotta per fuggire dalla struttura CIA in Marocco e raggiungere Erik a Berlino. Lungo il tragitto, conosce Sophie, una ragazza britannica in vacanza con la famiglia, e con lei ha il primo vero assaggio del mondo reale e delle emozioni dell’adolescenza. Ma nonostante questa illusione di normalità, la minaccia di Marissa e dei suoi agenti non è mai lontana.

Hanna ed Erik si riuniscono a Berlino dove si nascondono con i vecchi amici dell'esercito di Erik. Qui la ragazza viene a conoscenza del passato di suo padre. Dopo aver vissuto la vita di una normale famiglia con Sophie, Hanna fa fatica ad adattarsi alle restrizioni che Erik le impone. Intuendo che Marissa è sempre più vicina, Erik e i suoi amici si preparano al contrattacco.

Erik tiene Marissa prigioniera, cercando di negoziare un accordo per lasciare Berlino con Hanna in tutta sicurezza. Intanto Hanna si nasconde a casa di Dieter e la sua famiglia. Ansiosa di conoscere le intenzioni di suo padre, Hanna scopre un grande segreto del proprio passato. Mentre comincia a delinearsi un piano di fuga, anche Marissa elabora il suo.

Ancora sconvolta per le rivelazioni su Erik, Hanna si nasconde nella periferia di Londra da Sophie, che tiene nascosta l'amica ai suoi genitori. Sophie convince Hanna ad andare a una festa di compagni di scuola dove Hanna vive l'eperienza di una prima cotta adolescenziale. Nel frattempo, gli amici di Erik tentano disperatamente di salvarlo dalle gravi ferite riportate per fuggire alla cattura.

I rapporti tra Sophie e Hanna cominciano a deteriorarsi per il comune interesse per Anton. Subito dopo questa lite, Marissa si presenta a casa di Sophie fingendosi la madre di Hanna. La ragazza deve scegliere se mettere in pericolo Sophie e la sua famiglia, o rinunciare alla propria libertà e seguire Marissa. Intanto Erik, catturato, viene brutalmente interrogato da Sawyer e i suoi uomini.

Rendendosi conto che Hanna non è disposta ad accettare altro se non la completa verità, Erik la riporta in Romania, affinché conosca il suo passato. Nel frattempo, Marissa comincia a capire che Sawyer non le ha detto tutta la verità sulla Utrax.

Quando scopre da Erik la verità sulla Utrax, Hanna è determinata ad agire. Nel frattempo, Marissa cerca di scoprire da Sawyer cosa sta succedendo davvero nella struttura.

Mentre Hanna nasconde Clara nelle vaste foreste della Romania settentrionale, le altre allieve vengono trasferite in una struttura di formazione chiamata "I Meadows", dove ricevono delle nuove identità. Marissa si prepara a trovare Clara fingendosi sua madre online e la attira in un hotel di Bucarest, dove la Utrax le tende un'imboscata e la cattura. Hanna la segue e ritrova Marissa.

Marissa e Hanna tornano a Parigi, mentre Clara viene introdotta tra le fila dei Meadows, ma la sua natura ribelle causa problemi e Terri riceve il compito di convincerla a riunirsi al programma. Seguendo Clara, Hanna trova la società farmaceutica responsabile dei microinfusori della Utrax e partecipa a un trial medico, scoprendo che i farmaci testati sono destinati alle allieve dei Meadows.

Hanna torna alla Passway e segue Dumont e i farmaci fuori città, consapevole che la condurranno ai Meadows. Marissa scopre che Sonia è in Belgio e raggiunge Hanna appena in tempo, uccidendo Sonia. Hanna arriva ai Meadows, pronta a salvare Clara, ma scopre con stupore che il piano di Terri per stabilire un contatto con Clara ha funzionato e lei sembra essersi ambientata.

Marissa raggiunge Hanna ai Meadows e le dimostra di essere dalla sua parte, organizzando un piano di fuga per quella sera. Hanna convince Clara a unirsi a loro, ma la comunità familiare dei Meadows si dimostra troppo confortante per lei, e Clara tradisce Hanna, rimettendo il potere nelle mani di Carmichael. Intanto, l'agente CIA Mannion trova i Meadows, ma non c'è traccia di Hanna o Marissa...

Marissa è imprigionata ai Meadows, mentre Hanna viene incoraggiata ad accettare una nuova identità come Mia Wolff. Farlo significa elaborare la perdita di Erik, e Terri la aiuta ad accelerare il processo. Marissa fugge e convince Hanna ad andarsene, ma Clara si intromette: spara a Marissa e dice a Carmichael che è stata Hanna, per impedire a Marissa di rapirla. Hanna viene riaccolta nei Meadows.

Hanna e Jules partono per la loro prima missione: uccidere una giornalista a Londra, prima che incontri un avvocato militare deciso a rivelare i segreti della Utrax, mentre Sandy e Clara volano a Barcellona per recuperare le prove. Hanna tenta di tirarsi indietro e si unisce a Mannion nel tentativo di salvare la vita di Nicola, ma Jules e Leo la anticipano. Le conseguenze sono disastrose.

Hanna arriva a Barcellona per salvare Gelder e convincere Clara a lasciare la Utrax. Hanna dice a Clara dov'è sua madre e come si chiama, mettendola in crisi. Sandy si è conquistata la fiducia di Kat, figlia di Gelder, ed è furiosa quando Clara non vuole più ucciderli. Uccide lei Gelder, mentre Hanna e Clara fuggono con Kat. Marissa è incaricata di trovare Hanna dal collega di Mannion, Grant.

Dopo l'assassinio di Gelder, Carmichael arriva a Barcellona, mentre Hanna, Clara e Kat si nascondono in una villa in collina. Hanna recupera la lista degli obiettivi, aiutata da Marissa, che segue Carmichael fino alla villa e lo ricatta perché consegni alla giustizia gli altri capi della Utrax. Hanna aiuta Clara a ricongiungersi con sua madre, prima di tornare da Marissa per distruggere la Utrax.