Hanna (Saoirse Ronan) tinggal di hutan terpencil di Finlandia bersama ayahnya, Erik Heller (Eric Bana), yang seorang mantan anggota CIA. Berbeda dengan kehidupan remaja seusianya, Hanna dibesarkan dan dilatih oleh sanga ayah untuk menjadi pembunuh yang tangguh.
Ia diutus Erik dalam sebuah misi yang menghubungkan Hanna dengan pihak pemerintah dan dunia luar. Dimulailah petualangan Hanna melintasi kawasan Eropa. Kehadiran Hanna kemudian memicu operasi rahasia yang diperintahkan oleh agen CIA Marissa Wiegler (Cate Blanchett). Dengan motif khusus, Marissa menjadikan Hanna sebagai target utama. Disisi lain, Hanna harus menghadapi sebuah rahasia tak terduga yang berkaitan dengan keberadaannya dan tujuan dari misi yang ia emban.