Na een succesvol verlopen opdracht krijgt de jonge geheim agent James Bond (Daniel Craig) van M (Judi Dench), hoofd van de Britse geheime dienst MI6, de ‘00’ status. Tijdens zijn eerste missie moet Bond het opnemen tegen ‘Le Chiffre’ (Mads Mikkelsen), een geniale bankier die grote terroristische organisaties van geld voorziet. Door een succesvolle actie van Bond verliest Le Chiffre een bijzonder groot geldbedrag, waardoor hij in moeilijkheden komt. Via een pokertoernooi in het Casino Royale in Montenegro probeert Le Chiffre weer genoeg geld bij elkaar te krijgen. Om hem te stoppen neemt Bond ook deel aan toernooi. Bond is allesbehalve enthousiast als de verleidelijk mooie medewerkster van het Britse ministerie van Financiën, Vesper Lynd (Eva Green), hem bij zijn reis begeleidt en een toeziend oog houdt op zijn inzet voor het pokerspel. Om bij het zenuwslopende gokspel genoeg tegenstand te bieden aan de gewiekste Le Chiffre krijgt Bond financiële ondersteuning van CIA agent Felix Leiter (Jeffrey Wright). Bond krijgt eveneens hulp van de lokale agent Mathis (Giancarlo Giannini), maar het gevaar loert van alle kanten.