L'organizzazione criminale SPECTRE vuole vendicarsi della morte del Dottor No (ucciso da 007 nel film precedente, Agente 007 - Licenza di uccidere) ed a tal fine prepara come esca una macchina decifratrice sovietica chiamata Lektor. I servizi segreti inglesi vengono informati che un'affascinante agente del KGB, Tatiana Romanova (Daniela Bianchi), è perdutamente innamorata di James Bond e pronta a passare al nemico e a consegnargli il Lektor.
Subodorando la trappola, Bond va quindi in missione ad Istanbul con l'incarico di portare a casa la macchina decifratrice, ma prima di terminare la missione deve vedersela con una schiera di insidiosi nemici ed infine con la scarpa dalla punta avvelenata della malefica Rosa Klebb (Lotte Lenya), che verrà poi uccisa da un colpo di pistola sparato dalla Romanova.
Curiosità
Nel film fa un accenno di comparsa il numero uno della SPECTRE, Blofeld. Nel film tuttavia non viene ancora chiamato per nome ed è sempre ripreso dal busto in giù, seduto in poltrona con in grembo un gatto bianco.
Originariamente (1958) si pensò ad Alfred Hitchcock per girare questo film, con Cary Grant nel ruolo di 007 e un eventuale ritorno di Grace Kelly sulle scene come protagonista femminile, ma l'idea venne accantonata quando la stella del regista parve declinare dopo il tonfo al botteghino del film La donna che visse due volte.
007 é il prefisso internazionale tefefonico della Russia.
In tempi recenti la scena del primo incontro tra James Bond e Tatiana Romanova nella camera d'albergo è stata utilizzata come provino per gli aspiranti attori protagonisti.
Pare che Ian Fleming (creatore del personaggio di 007) compaia in un cameo durante il film, nella scena della partenza dell'Orient Express. Fleming sarebbe la persona in piedi, in pantaloni grigi e pullover bianco.
Durante le riprese divenne chiaro che Pedro Armendáriz (che nel film interpreta Kerim Bey) stava morendo di cancro. In una lotta contro il tempo il regista Terence Young modificò la scaletta delle riprese e giunse addirittura a sostituirsi all'attore in alcune scene in cui quest'ultimo si vede di spalle. Armendáriz riuscì a recitare la sua parte grazie a massicce dosi di morfina e, una volta terminate le riprese, si tolse la vita in un ospedale di Los Angeles. Suo figlio, Pedro Armendáriz jr., compare brevemente in James Bond 007 - Vendetta privata (1989).
L'assassino bulgaro Krilenku tenta la fuga dal proprio appartamento attraverso una finestra segreta che dà su un manifesto gigante che pubblicizza l'unico film prodotto dalla EON Productions (la storica casa di produzione dei film di 007) al di fuori della saga di James Bond.
Il personaggio di Rosa Klebb è riconoscibile nelle parodie di Austin Powers col nome di Frau.
Nel film, Rosa Klebb e il suo sicario Red Grant lavorano per la SPECTRE, ma nel romanzo sono due agenti dello SMERSH sovietico, un servizio segreto parallelo al KGB, il secondo grande avversario di Bond nella saga di romanzi dopo l'organizzazione terrorista sopracitata. Il cambiamento è avvenuto per facilitare i rapporti diplomatici tra l'Unione Sovietica e gli USA, evitando di focalizzare i russi come nemico.
Gadget
valigetta - si tratta del primo celebre gadget a fare apparizione in un film di 007 e contiene un fucile smontabile. Nascosti dentro la valigetta si trovano munizioni, un coltello e cinquanta sovrane (monete) d'oro. La serratura è dotata di un meccanismo di sicurezza che fa esplodere una cartuccia di gas in caso di apertura impropria.
automobile - la Bentley di James Bond è dotata di un telefono.
macchina fotografica - nasconde un registratore al suo interno.
rivelacimici - un aggeggio che individua le cimici piazzate nei telefoni.
Errori
Quando Blofeld castiga Klebb e Kronsteen, il suo anello S.P.E.C.T.R.E. salta da una mano all'altra
Il consolato russo non si trova nella città vecchia di Istanbul sopra la cisterna, bensì nel quartiere di Beyoğlu.
Durante il duello tra le zingare è possibile vedere Bond mettere il colpo in canna più volte, ma con vere munizioni, il caricamento sarebbe automatico... si deve mettere il colpo in canna solo se si usano cartucce a salve.
007 non chiude il rubinetto della vasca da bagno prima di entrare nel letto da Tatiana.
Quando fuggono con il camion verso l'Istria, Bond prima carica il Lektor sul cassone insieme a Tatiana, poi invece si vede Bond prendere il Lektor dalla cabina.
Dopo aver ucciso Grant, Bond si riprende ciò che l'assassino della SPECTRE gli aveva tolto, "dimenticandosi" però del coltello da lancio e delle sovrane d'oro.