Casino Royale introduserer James Bond før han har fått tillatelse til å drepe. Men Bond er ikke mindre farlig av den grunn, og med to profesjonelle bestillingsmord i rask rekkefølge heves han til "00"-status. "M" (Judi Dench), sjef for den britiske etterretningstjenesten, sender den nylig forfremmede 007 på hans første oppdrag. Dette bringer ham til Madagaskar, Bahamas og til slutt Montenegro. Bond utfordrer den hensynsløse finansmannen Le Chiffre (Mads Mikkelsen), i et pokerspill med høye innsatser på Casino Royale, der Le Chiffre prøver å vinne tilbake penger han er skyldig terrorister som truer ham. "M" plasserer Bond under nøye oppsyn av Vesper Lynd fra finansdepartementet. Bond er først skeptisk til hva Vesper kan bidra med, men etter hvert som de sammen trosser farer, blir han stadig mer interessert i henne. Le Chiffres sluhet og ondskap får følger for dem begge på en måte Bond aldri kunne forestille seg, og han lærer sin viktigste lekse: Stol aldri på noen.