Tehran mengisahkan tentang konflik yang terjadi antara Israel dan Iran.
Cerita bermula saat Tamar Rabinyan (Niv Sultan), seorang peretas dan anggota Mossad, ditugaskan menyusup ke Teheran. Tamar adalah wanita Yahudi yang lahir di Iran namun dibesarkan di Israel, hingga akhirnya menjadi agen Mossad. Ia dikirim ke Teheran untuk menonaktifkan reaktor nuklir Iran. Sebenarnya, tugas Tamar lebih dari itu.
Ia harus menetralkan sistem pertahanan udara Iran supaya pesawat tempur Israel bisa mengebom pembangkit nuklir di negara tersebut. Dengan begitu, Iran tak akan bisa mendapatkan bom atom. Ketika tiba di Iran, Tamar bertukar identitas dengan Zhila Gorbanifar, seorang karyawan muslim di perusahaan listrik lokal. Setelah berhasil terhubung dengan jaringan komputer di kantor Zhila, Tamar mulai menjalankan aksinya.
Namun misinya digagalkan seorang atasan di perusahaan tersebut yang berusaha memperkosanya. Akibat kejadian itu, Tamar akhirnya kabur dan menemui bibinya. Ia kemudian berteman dengan aktivis demokrasi Iran.
Lambat laun, Tamar mengalami konflik batin antara harus menyelesaikan misinya atau membela tanah kelahirannya. Di saat yang sama, ia juga harus lari dari kejaran Faraz Kamali (Shaun Toub), kepala ivestigasi Pengawal Revolusi Iran. Bagaimana kelanjutan kisahnya?
