IRIS讲述了国家安全局NSS要员贤俊（李秉宪饰）与思宇（郑俊浩饰）之间的兄弟情，以及他们与美丽上司胜熙（金泰熙饰）纠葛复杂的感情。两人同时爱上胜熙，但胜熙最终选择了与贤俊相爱。
NSS副局长白山派贤俊和思宇营救一名科学家，科学家临死前将一只U盘交给了贤俊。随后，白山秘密命令贤俊刺杀朝鲜二号人物。任务完成后，贤俊却遭到灭口，思宇念及兄弟情谊，选择放走了他。就在贤俊准备带胜熙一同逃亡时，一场爆炸彻底改变了他们的人生。
贤俊逃往日本，并在与负责追捕他的朝鲜特工善华（金素妍饰）相处过程中化解敌意，两人从针锋相对变成并肩作战的伙伴。侥幸生还的胜熙始终相信贤俊还活着，不惜一次次违反规定展开调查。与此同时，贤俊在日本遭到持续追杀，甚至连累救命恩人一家惨遭不幸。走投无路之下，他投靠朝鲜，并随恐怖组织袭击NSS总部，终于再次见到了日思夜想的胜熙，却无法与她相认。
随着U盘秘密逐渐揭开，贤俊发现白山竟是杀害自己父亲的仇人，而这一切背后还隐藏着一个神秘组织IRIS。就在朝韩双方举行高层会谈之际，卫队长暗中策划恐怖爆炸。负责追查真相的胜熙被恐怖分子擒获，而她深爱的贤俊也只能以仇人的身份与她相对。等待他们的，是一场更加残酷而危险的阴谋。
