Irán, año 1979. Cuando la embajada de los Estados Unidos en Teherán es ocupada por seguidores del Ayatolá Jomeini para pedir la extradición del Sha de Persia, la CIA y el gobierno canadiense organizaron una operación para rescatar a seis diplomáticos estadounidenses que se habían refugiado en la casa del embajador de Canadá. Con este fin se recurrió a un experto en rescatar rehenes y se preparó el escenario para el rodaje de una película de ciencia-ficción, de título "Argo", en la que participaba un equipo de cazatalentos de Hollywood. La misión: ir a Teherán y hacer pasar a los diplomáticos por un equipo de filmación canadiense para traerlos de vuelta a casa.

“La sombra de la traición” es un thriller de espionaje en el que el misterioso asesinato de un senador de Estados Unidos que lleva el sello distintivo de un asesino soviético, de nombre clave “Cassius”, obliga a un agente jubilado de la CIA, Paul Shepherdson, a formar equipo con un joven agente del FBI, Ben Geary, para resolver el caso. Shepherdson está convencido de que Cassius lleva mucho tiempo muerto, tras haber pasado toda su carrera siguiéndole la pista tanto al esquivo asesino como a sus rivales, así que acepta a regañadientes el caso después de que su antiguo supervisor, Tom Highland, lo desafíe a demostrar su teoría ante las recientes pruebas que parecen indicar lo contrario. Por su parte, el agente Geary está familiarizado con la historia de Cassius desde mucho antes de su ingreso en el FBI. Geary, fascinado por la historia del asesino soviético, escribió su tesis de carrera sobre Cassius.

Transferido a Detroit para entrena a un equipo SWAT local a través de un duro régimen, el teniente Paul Cutler -policía de Los Ángeles- se termina metiendo entre los planes de un genio homicida que está protegido por funcionarios del gobierno.