Spy X Family trata de un espía conocido solo como Twilight necesita una familia como parte de su misión encubierta, por lo que rápidamente se casa con un trabajador del ayuntamiento y adopta un niño y un perro. Desconocido para él, su familia tiene sus propios secretos: su esposa Yor es una asesina encubierta, su hija Anya es una psíquica fugitiva que puede leer la mente y su perro era de un laboratorio que le dio el poder de predecir el futuro. Estos cuatro sujetos deben unirse como una familia para manejar sus propios asuntos y estar juntos lo mejor que puedan.