Hanna (Saoirse Ronan) a été élevée par son père (Eric Bana) au plus profond de la forêt finlandaise. En plus d'un savoir encyclopédique, celui-ci lui a transmis l'endurance, la ruse, l'art de combattre et de tuer. Lorsqu'elle est prête, il l'envoie à la rencontre de Marissa Wiegler (Cate Blanchett), un agent de la CIA, haut placé mais double, avec pour mission de la tuer. Mais Marissa se méfie d'Hanna et envoie quelqu'un d'autre se faire assassiner à sa place. Hanna prend la fuite et une formidable course poursuite débute alors...