James Bond (Daniel Craig) on oma kaks professionaalset palgamõrva tööd korralikult ära teinud ning teda tõstetakse "00" staatusesse. Bondi esimene 007 missioon viib ta Madagaskarile, kus peab luurama terroristi Mollaka (Sebastien Foucan) järele. Kõik ei lähe plaanipäraselt ja ta otsustab asja uurida iseseisvalt, et välja nuhkida ülejäänud terrorivõrgustik. Bond suundub Bahamale ning ta saab teada, et terrorivõrgustikuga seotud Le Chiffre (Mads Mikkelsen) peatamiseks peab ta teda võitma pokkerimängus Montenegros asuvas kasiinos Casino Royale. Alguses ei meeldi James Bondile, et M (Judi Dench) saatis kaasa Vesper Lyndi (Eva Green), kes peab jälgima, et midagi valesti ei läheks. Kuid aja möödudes hakkab Bondil huvi naise vastu kasvama...