En 1999, Gabriel Logan et son partenaire Lian Xing enquêtent sur une série d’épidémies biologiques déclenchées par le terroriste international Erich Rhoemer. Lorsque son collègue Ellis perd le contact lors d’une mission au Costa Rica, l’Agence top-secrète dépêche Gabe et Lian pour le retrouver. Ils découvrent qu’Ellis est mort, et l’opération de drogue présumée de Rhoemer est une couverture pour l’opération virale. Une autre épidémie au Népal soulève d’autres questions lorsqu’une personne infectée qui aurait dû périr a survécu d’une manière ou d’une autre.

Avant que l’Agence ne puisse poursuivre Rhoemer, il attaque Washington et menace de faire exploser des bombes virales disséminées dans la ville. Gabe combat plusieurs terroristes, dont Mara Aramov, alors qu’il suit la piste des bombes dans les rues de la ville, les métros, Washington Park et enfin Freedom Memorial où il doit incinérer l’expert en munitions Anton Girdeux pour arrêter la menace finale. L’enquête de Gabe l’amène à une nouvelle piste de PharCom, une multinationale pharmaceutique et biotechnologique dirigée par Jonathan Phagan. La plantation costaricienne cultivait des composés de pharcome, ce qui signifie que Phagan et Rhoemer coopéraient. Au Centre d’exposition de PharCom, Gabe fait de l’ombre à Phagan lors d’une réunion avec Aramov et Edward Benton, un agent qui a apparemment aidé Rhoemer lors de l’attaque de Washington D.C.

Après que Gabe ait éliminé Benton, il sauve Phagan de l’assassinat pour le faire s’échapper. Mara Aramov, maintenant en détention, avait tenté de localiser les laboratoires de virus de PharCom. Gabe doit mettre de côté la chasse à Phagan pour détruire la base de Rhoemer au Kazakhstan. Au cours de sa mission, Rhoemer tue apparemment Lian, mais le directeur de l’Agence Thomas Markinson sauve Gabe. Markinson donne à Gabe un rapport sur le virus appelé Syphon Filter, une arme biologique que l’on peut programmer au niveau génétique pour cibler des groupes spécifiques de personnes. Markinson ordonne à Gabe d’infiltrer le bastion de Rhoemer en Ukraine pour injecter un vaccin aux sujets testés et localiser Phagan, qui est maintenant le prisonnier de Rhoemer. Dans les catacombes, Phagan dit à Gabe que Lian est en vie, et ils se réunissent. Lian a été infectée par le filtre à syphon, et elle dit qu’il n’y a pas de remède universel.

Mara Aramov arrive pour tirer sur Phagan, mais elle convainc Gabe et Lian qu’elle est venue l’aider. Les trois se rendent aux entrepôts de PharCom dans l’espoir d’empêcher Rhoemer de lancer un missile. Lian révèle que le sérum que Gabe a injecté aux sujets testés était en réalité un produit chimique mortel, et Markinson les faisait tuer. Utilisant les combats entre les terroristes de Rhoemer et le personnel de sécurité de Phagan pour couvrir son insertion, Gabe descend dans un silo et cherche les codes de détonation du missile.

Il trouve Markinson, qui admet que l’Agence était en fait de mèche avec Black Baton depuis le début. Rhoemer travaillait pour Markinson, car ce dernier voulait que le virus soit en possession de l’Agence. Il n’a jamais autorisé l’attaque de missile, mais avant de pouvoir l’arrêter, Rhoemer tue Markinson d’un coup de tête. Gabe doit atteindre le centre de contrôle du missile à temps et le détruire. Furieux, Rhoemer engage Gabe dans un combat final, mais est tué avec une grenade à gaz.

Leur mission terminée, Gabe et Lian font appel au Commandement de la Défense Chimique et Biologique de l’Armée américaine (CBDC) pour sécuriser la zone. Ils ne savent pas jusqu’où Markinson coopérait avec Rhoemer et Phagan, mais Gabe pense qu’ils ne le sauront peut-être jamais. Dans une scène post-générique, Aramov s’approche d’un homme mystérieux à l’intérieur du siège de l’Agence et lui murmure quelque chose à l’oreille. Il la félicite pendant que la caméra se retire pour montrer des boîtes de PharCom dans le bureau.