In The Double wordt een senator van de VS op mysterieuze wijze vermoord. Gelijk denkt iedereen aan de legendarische Soviet moordenaar Cassius. Paul Shepherdson (Gere), voormalig CIA, is genoodzaakt om de zaak samen met FBI nieuwkomer Ben Geary (Grace) op te lossen. Shepherdson zat zijn gehele loopbaan achter Cassius aan en is langzaam gaan geloven dat de moordenaar inmiddels niet meer leeft, maar toch zet zijn baas Tom Highland (Sheen) hem op de zaak. Geary, die zijn scriptie schreef over Shepherdsons vroegere jacht op Cassius, is ervan overtuigd dat de moordenaar weer is opgedoken. Het duo duikt in het heden en verleden om de zaak op te lossen en het wordt steeds duidelijker dat Cassius niet de persoon is die iedereen verwacht had. Dit schijnt uiteraard een geheel nieuw licht op het onderzoek.