《分裂细胞：双重间谍》的剧情讲述了原本美国国家安全局的顶级情报员山姆费雪，在解决了前3作的危机以后，突然遭遇横祸。他的独生女儿因为一名司机的酒后驾车而在车祸中不幸丧生，为了让自己从丧女之痛中恢复过来，他依然选择了一个最危险的任务——NOC。NOC为政府工作的卧底，主要工作为潜入犯罪组织内部收集犯罪证据，但是NOC并不被政府公开承认，如果任务一旦败露，政府将矢口否认NOC的存在，并不再理会NOC的死活。
山姆费雪本次将潜入美国本土恐怖组织JBA，这是一个为了达到目的不择手段的组织。为了顺利混入JBA，山姆在政府的安排下，成为了一个臭名昭著的罪犯，关入了监狱。按照计划，山姆要在狱中帮助JBA的成员Jamie脱狱以次来赢取JBA的信任。
在游戏过程中很多情况都是会有双重的故事主线，山姆作为NOC的特殊身份，除了要完成政府安排的任务外，还要做出一些违法的事情，例如枪杀无辜人质等来证明自己对恐怖组织的忠诚，如何在正邪两种任务上做出合理的抉择将也是游戏的一大亮点。
现Wii版《分裂细胞：双重间谍》封面公开：
