《谍影重重3》整体讲述伯恩因要为女友玛丽复仇，进一步寻找并终于知道自己身世的故事，伴随揭露“黑蔷薇”暗杀计划。
俄罗斯莫斯科：伯恩在黑夜雪地里慌乱行走，身后不远处停着警车，警灯闪烁。一场抓捕正在进行，通讯里播报“嫌疑犯疑似中枪。”他在逃亡。伯恩来到一处无人的诊所，为自己疗伤。洗手台的场景让他的思绪闪回一处相似的记忆中。记忆里，有个男人问“你同意参加这个计划吗？”他说：“我不能同意。”结果被*打。与此同时，两名警察发现伯恩踪迹，伯恩陷在回忆里，恍然发现身处危险，反击逃脱。
六周后美国中央情报局兰利维吉尼亚州：中情局高层在局长爱兹拉·克雷莫的办公室开会，听取一段录音，女长官帕梅拉·兰蒂提起中情局行动主管华德·艾伯特批准的杀害伯恩，却误杀了伯恩女友玛丽·克鲁兹的行动。高层分析是艾伯特滥用职权导致伯恩寻仇，逼的艾伯特自杀，如今伯恩会把矛头对准中情局。虽然帕梅拉·兰蒂解释伯恩并没有危险性，但局长爱兹拉·克雷莫仍把他当做最大的威胁。
意大利都灵：英国《卫报》国际安全事务通讯员赛门·罗斯与一位男子在咖啡馆碰头，线人给罗斯提供关于“黑蔷薇”的情报。
法国巴黎：伯恩找到女友玛丽的兄弟，告诉他自己要去寻找追杀他，却误杀玛丽的幕后真凶。
英国伦敦：在希思路国际机场了解伯恩情况的记者从意大利都灵来到英国，在一通电话里提起“黑蔷薇”计划。电话被美国中情局伦敦分局所截获。
美国纽约美国中情局掩护机构反恐局：已经查到电话来自伦敦《卫报》的一名记者赛门·罗斯。负责人诺亚·沃森部署控制罗斯。
法国火车北站：伯恩开启复仇之路，在火车上看到《卫报》记者赛门·罗斯的报道《谁是杰森·伯恩？特别报道之三》。
英国伦敦：《卫报》大楼赛门·罗斯和上司汇报“黑蔷薇”报道的内容。罗斯接到伯恩打给他的电话，约定在滑铁卢站南边出口三十分钟后见面。伯恩帮助罗斯摆脱跟踪成功见面，罗斯告诉伯恩有一个“黑蔷薇”计划，伯恩是本该消失的人。二人被追杀，中情局认为伯恩就是记者罗斯的线人并派出杀手“猎鹰”消灭暗杀二人，记者没有听伯恩的导致暴露被杀手射杀。伯恩希望追到杀手，可是没有成功。伯恩研究之前得到的罗斯的采访本，寻找有价值的线索，结果发现一个名为“塞厄尔和马伯里”的全球市场和投资银行的机构。
西班牙马德里：电视播报赛门·罗斯的死讯，罗斯的线人慌乱打开保险柜准备出逃。
美国：中情局帕梅拉·兰蒂长官和和反恐局局长咖啡厅见面，二人尽管就伯恩事件存在分歧，但仍决定合作抓捕伯恩。帕梅拉·兰蒂和助手汤姆·克罗宁来到反恐局指挥搜索行动。队员发现记者罗斯前一天往返意大利都灵的机票邮件。帕梅拉判断伯恩不是新闻记者的线人，最后，锁定尼尔·丹尼尔斯（马德里机构负责人）才是真正的线人。
西班牙马德里：伯恩摸准来到“全球市场和投资银行”的位置，晚上潜入，发现一张遗落的照片，他消失的记忆再度浮现，而追杀者正在逼近，伯恩制服了这些特工，同时刚刚从柏林调来的女同事妮可·帕森来到现场，配合伯恩逃走，并一起去摩洛哥的丹吉尔寻找丹尼尔斯。
美国纽约美国中情局掩护机构反恐局：中情局女长官帕梅拉·兰蒂逼问反恐局局长诺亚·沃森什么是“黑蔷薇”计划。一个国家级的暗杀监视策略浮出水面。其中线人丹尼尔斯正是该计划欧洲南部和北非的负责人，手上拥有大量信息。
在一家小餐厅：伯恩和妮可对谈，提到“心理改造”提到对特工的洗脑，伯恩发觉妮可是他曾经的女友。
美国纽约反恐局：丹尼尔斯行踪被发现出现在丹吉尔。
摩洛哥丹吉尔：伯恩和妮可到达丹吉尔，中情局的杀手猎鹰戴仕也在此地，他准备暗杀丹尼尔斯。伯恩和妮可意图影响猎鹰，希望先一步找到丹尼尔斯。
美国纽约反恐局：局长诺亚·沃森指挥暗杀行动，妮可暴露，沃森明确同时暗杀妮可和伯恩。女长官帕梅拉·兰蒂与其激烈争吵。
摩洛哥丹吉尔：丹尼尔斯接到银行电话说钱已经到账，杀手戴仕巧妙杀死丹尼尔斯，伯恩暴露，骑摩托车逃亡。杀手戴仕追杀伯恩和妮可。三人在人流密集的集市追逃，经过激烈搏斗，伯恩杀死戴仕，并让妮可用戴仕的手机回复给美国杀手完成任务。
美国纽约反恐局：沃森收到伯恩和妮可死亡的消息，让拉巴特方面再确认，确保万无一失。沃森给上级汇报情况。上级表示，兰蒂就是一个替死*，一旦行动失败，就把责任推给她，再重新开始。
摩洛哥丹吉尔：伯恩和妮可在一处住所休息，伯恩愧疚表示他记得他杀过的每一个人的脸，只是不知道他们的名字。
美国纽约反恐局：兰蒂查看伯恩档案，看到一份份被伯恩杀死的人的信息。
摩洛哥丹吉尔：伯恩诉说自己的悔恨并告诉妮可中情局的人会来找她，她得离开这。
美国纽约反恐局：兰蒂发现伯恩档案中，“绊脚石”计划里记录“实验对象表现出反抗的迹象”的内容，而该实验是有阿尔伯特·赫斯医生授权的。记录显示99年6月1日，伯恩被送往“绊脚石”特别治疗部门，而丹尼尔斯是负责治疗伯恩的特别研究部指导训练官。
摩洛哥丹吉尔：伯恩和妮可告别。妮可独自逃亡。送走妮可后，伯恩从丹尼尔斯烧毁的皮箱中获得美国中央情报局地址的信息。
美国纽约：沃森得知拉巴特方面确认的死者身份并不是伯恩而是杀手戴什。伯恩入境纽约，被中情局发现，女长官兰蒂意图单方面联系伯恩。伯恩在中情局大楼对面的一处房间观察沃森和女长官兰蒂并看到沃森把机密文件放入保险柜。伯恩打通了兰蒂的电话，兰蒂告诉他戴维·韦伯是他的真名。年4月15日在密苏里州出生。伯恩随后给兰蒂发短信约定见面的时间地点，中情局截获信息，沃森带队准备暗杀伯恩。但伯恩使用了调虎离山，随后，沃森接到伯恩的电话。伯恩获得沃森的声音，顺利打开保险柜，拿走所有机密文件。沃森发现中计后，开始另一轮对伯恩的追杀。
美国纽约71街号：伯恩经过一番激励打斗，终于逃出包围，他知道兰蒂的暗语，来到纽约71街号。沃森给阿尔伯特医生打电话说明危机情况。伯恩想起最初就是在这里接受特殊训练的。伯恩和兰蒂在号门口碰面，伯恩把拿到的机密文件交给兰蒂。沃森一伙随后赶到并对大楼实行封锁，抓捕二人。沃森找到兰蒂时，看到兰蒂已经用传真把机密文件公开，兰蒂告诉他，请个好律师吧。伯恩来到他最初进行特殊训练的地方，阿尔伯特医生主动现身，面对伯恩的质问，他说，是伯恩自己如此选择的，他是自愿加入的。伯恩想起他在这里的第一次杀人。他想起了所有的记忆。伯恩没有杀阿尔伯特医生，跳窗逃出实验室。一番追逃后，伯恩落入水中。
美国：兰蒂在议员大会上发言，指控中情局长爱兹拉·克雷莫的不法行为，*府暗杀计划成为美国*坛丑闻，爱兹拉·克雷莫接受司法审查，阿尔伯特·赫斯博士和诺亚·沃森被捕。
未知地点：妮可在一处咖啡馆，看到电视里播报的有关新闻，提到揭露“黑蔷薇”计划的神秘人物戴维·韦伯又名杰森·伯恩至今下落不明。她知道伯恩已经成功逃脱，开心一笑。
魏含冰春花秋月总有你