Año 1942 en el protectorado francés de Marruecos, durante la Segunda Guerra Mundial. Max (Brad Pitt) es un espía canadiense del bando aliado que llega a Casablanca y se hace pasar por marido de Marianne (Marion Cotillard), una francesa miembro de la resistencia con buenas relaciones con el régimen de Vichy. Ambos deberán cumplir una peligrosa misión en el norte de África por órdenes de Londres.