Eddie Chapman var en charmerande brottsling, en bedragare och kvinnotjusare. Han var även en av andra världskrigets mest osannolika dubbelagenter. Efter att ha utbildats till tysk spion i det ockuperade Frankrike, släpptes Chapman med fallskärm över England 1941, utrustad med en revolver, en kortvågsradio och en cyanidkapsel, med order från Abwehr att spränga en flygplansfabrik. I stället kontaktade han MI5, den brittiska underrättelsetjänsten. De följande fyra åren arbetade Chapman som dubbelagent, och blev brittisk spion i hjärtat av den tyska underrättelsetjänsten. I Nazityskland hyllades han som en hjälte och belönades med Järnkorset, den enda brittiska medborgare som någonsin fått utmärkelsen. Samtidigt visste ingen av Chapmans uppdragsgivare eller otaliga älskarinnor var hans lojalitet egentligen låg.
Agent Zig Zag bygger på material från MI5:s hemliga arkiv som sextio år efter krigets slut blivit tillgängligt och möjliggjort att den sanna historien om Agent Zig Zag nu för första gången kan berättas.