El productor cinematográfico estadounidense audaz, Steve Canfield, quiere que el compositor ruso Peter Illyich Boroff escriba música para su próxima película, que se está filmando en París. Cuando Boroff expresa su deseo de quedarse en París, se envían desde Moscú tres torpes agentes cómicamente ineptos, Brankov, Bibinski e Ivanov, para recuperar a Boroff.

Canfield corrompe a los rusos con lujos decadentes de Occidente y los convence de permitir que Boroff se quede. También organiza que su actriz principal, Peggy Dayton, convenza suavemente a Boroff para que coopere.

Un comisario en Moscú llama a la dedicada y sin sentido del humor agente Nina "Ninotchka" Yoschenko para recuperar a los cuatro hombres. Canfield tiene éxito en enamorarla a pesar de su resistencia a los atractivos decadentes de París. Ninotchka y Boroff se horrorizan cuando se dan cuenta de los cambios que se han hecho en la música de Boroff, y deciden regresar a Moscú.

Sin embargo, Canfield persiste, organizando que Brankov, Bibinski e Ivanov sean devueltos a París, sabiendo que serán seducidos nuevamente por los encantos de la ciudad. Ninotchka es enviada tras ellos, lo que le da a Canfield tiempo para convencerla de que se entregue a su amor por él.