A l'occasion d'un congrès à Copenhague, Michael Armstrong, un savant atomiste américain, annonce brusquement son intention de se rendre à Stockholm. Sarah Sherman, sa fiancée, qui fait également office d'assistante, découvre qu'il a réservé une place dans un avion à destination de Berlin-Est. Elle décide de partir avec lui. Michael est très mécontent lorsqu'il s'aperçoit que Sarah l'a suivi. La jeune femme, quant à elle, ne comprend pas le comportement de l'homme qu'elle aime et qu'elle croyait d'une loyauté à toute épreuve. Dans l'avion, tous deux font la connaissance de la comtesse Kuchinska, une célèbre danseuse. A Berlin-Est, Sarah doit se rendre à l'évidence ; apparemment, Michael a décidé de mettre ses talents au service de l'URSS.