Kuin liittoutuneet nopeasti lähestyvät Nazi-Saksan rajoja, pieni joukko sotilasvirkailijoita ja poliitikkoja muodostaa salaisen liittouman, jonka tarkoituksena on poistaa Hitler vallasta. Colonel Stauffenberg (Tom Cruise) rekrytoidaan mukaan tähän ryhmään erään Pohjois-Afrikan tapahtuman seurauksena, joka johti hänen vasemman silmänsä menetykseen ja oikean kätensä vammautumiseen. Hänen luopumisensa Saksaan johtavasta verenvuodatuksesta Hitlerin alla saa StauffenberginHelpottuneena kehittämään suunnitelmaa, joka sisältää kulissien takana tapahtuvan vallankaappauksen Hitlerin Valkyyria-orjuuden (tässä elokuvan nimi) naamioimana. Jotta suunnitelma toimisi, Stauffenbergin ja hänen salaliiton kumppaniensa on saatava kenraali Friedrich Frommin (Tom Wilkinson) apu, korkeasti asemassa oleva natsi monine omilla valtapyrkimyksineen; sekä tunkeuduttava Hitlerin tiukasti suojattuun Wolf's Lairiin. Kuten monet teistä tuskin epäilevätkin, Hitlerin salamurha suunnitelma ei suju odotetusti, ja lopullinen tragedia on elokuvan todellinen ydin.