La película comienza en Praga donde James Bond es recién ascendido al estatus de agente 007 al haber asesinado a dos personas, aunque todavía no perfecciona su técnica, cosa que demuestra cuando mata a un fabricante de bombas en una embajada en Madagascar después de una persecución
La escena inicial es una gran demostración de acción y de Parkou M lo comienza a buscar; Bond se esconde, pero continúa investigando la relación con el fabricante de armas. La encuentra al penetrar clandestinamente a la casa de M y espiar su ordenador descubre que pasa que relación tenía el fabricante de bombas al que asesino ,mientras busca en el ordenador de M esta la pilla fisgando. Bond tiene un diálogo interesante con ella. Bond Se va a las Bahamas, aparentemente de vacaciones, donde buscará a la última persona que marcó el celular del traficante de bombas a través de una identificación llamada ELLIPSIS, llamado Dimitrios, que al parecer está relacionado con el fabricante de bombas que asesinó, y a su bellísima esposa, Solange, con quien tiene una aventura. Se encuentra por primera vez con Dimitrios en el casino del Oceans Club de las Bahamas jugando al poker donde Dimitrios desesperado se juega todo el dinero que tiene (en fichas) y lasd llaves del coche. Al principio no le dejan que apueste el coche pero el mismo Dimitrios dice que está en la mesa y James Bond dice que haga lo que quiera. Dimitrios posee dos reyes los cuales uno que está en la mesa sumando estos tres Dimitrios consigue un trío de reyes. Pero Bond al final consige ganar.
Bond se queda con el Aston Martin de Dimitrios y pasa enfrente de Solange, la mujer de Dimitrios, Bond la lleva hasta su habitación del hotel donde tienen sexo hasta que a Bond lo llaman.
despues, Bond sigue a Dimitrios hasta Miami, donde lo mata y consige que no alla un atentado , asesinando al terrorista con su propia bomba en escalofriantes escenas de acción. El triunfo de Bond provoca grandes pérdidas de dinero al banquero del terrorismo Le Chiffre , Le Chiffre organiza una partida de poker en el Casino Royale de Montenegro con el propósito de recuperar los fondos perdidos.
Más adelante, M le dice a Bond que debe dejar sin fondos Le Chiffre. Para esto ha de asistir a la partida organizada por éste y derrotarlo. Bond estará acompañado por Rene Mathis agente del gobierno frances, y la hermosa e inteligente tesorera Vesper Lynd, quien le surtirá con fondos gubernamentales para jugar (diez millones de dólares inicialmente, y si considera prudente, cinco millones más después). Bond pierde el dinero inicial y Vesper se niega a darle los otros cinco, pero Felix Leiter agente de la CIA se presenta con él y lo financia para que siga en el juego.
Bond logra derrotar a Le Chiffre, y después va a cenar con Vesper. Durante la cena le llega un mensaje a Vesper, supuestamente del agente Mathis, así que sale del hotel, pero es secuestrada por Le Chiffre. Bond va a perseguirlos, pero de repente encuentra a Vesper en medio del camino como una carnada viviente, por lo que da un volantazo que provoca la destrucción de su auto, lo que permite que sea capturado también por Le Chiffre, quien le revela que Mathis es un contraespia. Es torturado brutalmente por Le Chiffre, quien quiere el dinero, pero es interrumpido por Mr. White, que lo asesina al darse cuenta de que no es un agente confiable.
James Bond despierta en un hospital junto a Vesper, los dos van a Venecia donde viven un apasionado romance, Bond se enamora de ella y aparentemente es completamente correspondido y Bond escribe una carta de renuncia a M. Cuando Bond va por provisiones mientras Vesper supuestamente se dirige al banco, recibe una llamada de M para preguntarle cuándo depositará el dinero. Entonces busca a Vesper y la ve llevando la maleta del dinero, y la sigue hasta un edificio donde se encuentra con un secuaz de Mr. White -el tio del parche-, a quien le entrega el dinero. Bond desilusionado trata de quitárselo, pero el edificio se desploma en medio de un canal y el secuaz y Vesper mueren ahogado a pesar de los esfuerzos de Bond por rescatarla,
Mr.White ve la escena y se lleva el dinero. Bond le comunica a M lo que pasó, y se da cuenta de que Vesper le había dejado el número de teléfono de Mr. White, por lo que Bond lo busca y la película termina con una escena donde Bond le dispara a MR James Bond".
