Cléopâtre « Cleo » Jones est un agent secret spécial travaillant pour le gouvernement des États-Unis. Elle travaille sous couverture comme mannequin afro-américaine. Cleo est une héroïne sous influence « JamesBondienne » crainte et aux multiples talents. Elle possède une Corvette Stingray, année 73, noire et argent. Équipée d'armes automatiques, elle est également experte en arts martiaux.
L'aviateur-cascadeur Charley Varrick, sa femme Nadine et un complice, Harman, attaquent une modeste banque du Nouveau-Mexique. À leur grande surprise, ils découvrent qu'ils ont volé une fortune. Seul Charley comprend : ils viennent de dérober l'un des trésors secrets de la mafia, que l'établissement bancaire devait blanchir. Charley, bien conscient du risque de se voir pris en chasse par les sbires de la mafia, veut restituer la somme à la banque…
Violée dans sa jeunesse par une bande de brutes de la petite ville de San Paulo, l'artiste peintre Jennifer Spencer décide de retrouver chacun de ses agresseurs et de les tuer. Excédée par ses méthodes et soucieuse d'éviter les foudres de la presse, l'administration policière décide d'envoyer l'inspecteur Harry Callahan loin de San Fransisco. Chargé d'enquêter sur un meurtre à San Paulo, il va faire la connaissance de Jennifer...