Em Atômica, Charlize Theron é Lorraine Broughton, uma agente disposta a enfrentar qualquer desafio e a usar todas as suas habilidades para sobreviver à uma missão impossível em plena Guerra Fria. Após a queda do muro de Berlim, a assassina mais brutal do MI6 é enviada à cidade para investigar a morte de um oficial e recuperar um dossiê. Ela tem como aliado o chefe da estação local, David Percival (James McAvoy).

A produção norte-americana é uma combinação de ação, suspense e espionagem baseada na série de quadrinhos da Oni Press, The coldest city, de Antony Johnston. O elenco ainda é estrelado por John Goodman, Til Schweiger e Eddie Marsan.