W miarę jak siły sprzymierzone zbliżają się do nazistowskich Niemiec, niewielka grupa personelu wojskowego i polityków nawiązuje sekretny sojusz, mający na celu pozbawienie Hitlera władzy. Pułkownik Stauffenberg (Tom Cruise) zostaje zwerbowany do tej grupy po incydencie na Północnym Wschodzie, który doprowadził do utraty jego lewego oka i prawej ręki. Zaniepokojony ofiarami niemieckich istnień ludzkich pod rządami Hitlera, Stauffenberg organizuje plan polegający na przeprowadzeniu zamachu pod pretekstem rozkazu Valkiria Hitlera (stąd nazwa filmu). Aby plan mógł zadziałać, Stauffenberg i jego współspiskowcy muszą uzyskać pomoc generała Friedricha Fromma (Tom Wilkinson), wysokiego rangą nazi, mającego własny plan zdobycia władzy; oraz wniknąć do silnie chronionego Siedziby Wilczych Larów Hitlera. Jak zapewne wiecie, spisek mający na celu zabicie Hitlera nie przebiega zgodnie z planem, a wynikająca z tego tragedia stanowi prawdziwe jądro filmu.