Des officiers allemands mettent en place une opération visant à tuer Hitler et à renverser le régime nazi. Un homme est choisi pour commettre l'attentat.
Officier aimé et respecté de ses hommes, le colonel von Stauffenberg, blessé en 1943 lors des combats en Afrique du Nord, revient en Allemagne. S'il a toujours été un serviteur fidèle de son pays, il s'inquiète à présent de voir Hitler précipiter l'Allemagne dans le chaos. Après sa convalescence, le major von Tresckow le met en contact avec un groupe de dissidents militaires. Lorsqu'il est nommé chef d'état-major de l'armée de réserve, il devient l'homme-clé d'un complot visant à renverser le régime nazi. Intitulée "Opération Walkyrie", la conspiration vise à faire croire à un coup d'Etat, tandis que Stauffenberg et un complice assassineront Adolf Hitler...
Bryan Singer construit un suspense sur un fait historique dont la fin est connue par tous. Le film reste néanmoins palpitant.