Події фільму розгортаються в 1989 році в Берліні. Ось-ось має впасти Берлінська стіна. Світ стоїть на порозі грандіозних геополітичних змін. В цей час стає відомо про смерть агента під прикриттям. Щоб розібратися в події з Лондона в Берлін прямує Лоррейн Бронтон (Шарліз Терон) – спецагент найвищого класу. Тут вона об'єднається з Девідом Персивалем (Джеймс МакЕвой). Разом виконуючи завдання, вони продемонструють все, на що здатні.
Детективний трилер «Атомна блондинка» знятий за мотивами графічного роману Ентоні Джонстона «Найхолодніше місто», що вийшов в 2012 році. Бюджет екранізації склав $ 30 млн. Зйомки велися в Будапешті та Берліні. Для режисера Девіда Літча це другий фільм на великому екрані після бойовика «Джон Уік». Відомо, що наступною його роботою стане «Дедпул 2». Головну роль довірили власниці премії «Оскар» за кращу жіночу роль в 2004 році Шарліз Терон.
