ג'יימס בונד (דניאל קרייג) הוא סוכן צעיר בתחילת דרכו, שעדיין לא קיבל את רישיון הריגה המפורסם של סוכני 007. בתחילת דרכו הוא נשלח למאדגסקר במטרה לאתר את טרוריסט המולאקה, אך מהר מאוד מחליט לפעול באופן עצמאי ולחקור לעומק את רשת הטרור שאליה הוא שייך. תוך כדי המעקב אחר חברי התאים השונים, בונד מגיע לבהאמה שם הוא מזהה שני דמויות מרכזיות: דימיטריוס וסולאנג'. דימיטריוס קשור לבנקאי מסתורי בשם לה שיפר, אשר מתברר כראש ארגון טרור שמנסה לגייס כספים באמצעות הימורים גדולים בקזינו רויאל.
המשימה של בונד מתמקדת בניסיון להביס את לה שיפר במשחק פוקר יוקרתי, בו הוא מתכוון להמר סכומי עתק כדי לשקם את כספי הארגון שנגנבו. בונד חייב להשתמש בכישוריו המנטליים והפיזיים כדי לשרוד את המשחק המסוכן, בו כל טעות עלולה לעלות לו בחייו. במהלך המשחק הוא מתמודד לא רק עם לה שיפר, אלא גם עם סכנות רבות שמגיעות מעולם הפשע והטרור, לצד קשרים אישיים מורכבים עם סולאנג', שמוסיפים עומק רגשי ומורכבות למאבק. הסרט מתאר את מעברו של בונד מסוכן מתחיל לסוכן מקצועי, תוך כדי שהוא לומד את כללי המשחק הקשים של עולם הריגול וההימורים. הוא נדרש לקבל החלטות קשות ולשמור על קור רוח מול איומים מתמידים, כשכל צעד שלו מלווה בסכנות שמסכנות את חייו ואת הצלחת המשימה. הקרב בקזינו רויאל הוא לא רק משחק פוקר, אלא מבחן אמיתי של יכולת, אומץ ונחישות מול אויב חכם ומסוכן.
