Tiger 3 kembali menghadirkan aksi penuh ketegangan dengan Avinash "Tiger" Singh Rathore diperankan Salman Khan, Zoya diperankan Katrina Kaif, dan didukung oleh Emraan Hashmi sebagai Aatish Rehman, serta John Abraham yang muncul sebagai Pathaan. Film ketiga dari franchise populer ini menyatukan espionase, intrik internasional, dan misi penuh adrenalin yang menguji batas loyalitas dan keberanian para agen top India dan Pakistan.

Cerita dibuka dengan kilas balik pada Oktober 1999 di London, ketika remaja Zoya menyaksikan ayahnya, agen ISI Rehan Nazar, tewas dalam ledakan mobil. Setelah pemakaman, Aatish Rehman, murid ayahnya, membujuk Zoya untuk bergabung dengan ISI. Di masa kini, Tiger mendapat tugas dari Maithili Menon, kepala RAW, untuk menyelamatkan mantan rekannya, Gopi Arya, yang tertangkap saat misi di Afghanistan untuk mendapatkan informasi dari Taliban mengenai operasi di Pakistan. Setelah diselamatkan, Gopi mengungkap bahwa Zoya bekerja sebagai mata-mata ganda untuk Pakistan sebelum akhirnya meninggal karena luka-lukanya.

Tiger mulai memata- matai Zoya dan kemudian ditugaskan menjaga pemasok senjata, Jibran Sheikh, di St. Petersburg, Rusia. Di sana, Tiger menyaksikan upaya pembunuhan Sheikh oleh Zoya. Setelah menyelamatkan Sheikh, Tiger ditangkap oleh Aatish, yang mengungkapkan bahwa ia memaksa Zoya untuk melaksanakan misi itu dengan menyandera Tiger dan anak mereka, Junior. Aatish juga diketahui memiliki rencana lama pada 2011 untuk menggagalkan perjanjian damai India-Pakistan dengan membunuh Kepala Angkatan Darat India, General Ribeiro, melalui Zoya yang menolak bekerja sama, hingga akhirnya istrinya Shaheen mencoba melakukan pembunuhan tersebut dan tewas oleh Tiger.

Dalam misi terbaru, Tiger membentuk tim dengan Rakesh dan Karan, plus anggota baru Nikhil, untuk mencuri koper berisi kode peluncuran rudal di Istanbul demi menukar dengan Junior. Namun Aatish justru memanfaatkan situasi untuk menjebak Tiger dan Zoya sebagai pengkhianat di mata negara masing-masing, meski Junior dilepas. Akibatnya, Tiger dipenjara di penjara militer Pakistan utara dan dijatuhi hukuman mati. Berkat bantuan Pathaan, Tiger berhasil melarikan diri dan bersembunyi di Islamabad, bertemu dengan anak angkatnya, Hassan.

Misi memuncak ketika Tiger, Zoya, timnya, dan agen ISI Abrar serta Javed kembali ke Islamabad. Mereka menemukan rencana Aatish dan Jenderal Imtiaz Haq, Kepala Angkatan Darat Pakistan, untuk membunuh Perdana Menteri Pakistan, Nasreen Irani, demi kepentingan politik Aatish. Dengan ketegangan yang memuncak dan aksi lintas negara yang intens, Tiger dan Zoya harus menghadapi musuh lama sekaligus menyelamatkan nyawa banyak orang.