Audrey (Mila Kunis) acabou de levar um pé na bunda por mensagem de texto e está comemorando seu aniversario de 30 anos sem muitos motivos para comemorar, frustrada com seu relacionamento recém acabado e seu emprego de caixa em um mercado, então sua amiga Morgan (Kate McKinnon) decide que elas tem que se livrar das coisas que Drew (Justin Theroux) deixou para trás na casa de Audrey, o que faz com que ele finalmente atenda suas ligações e revele que na verdade ele é um espião que está sendo caçado internacionalmente.
Logo Audrey e Morgan se veem envolvidas em uma trama de espionagem e acabam viajando para Europa para concluir uma negociação de Drew, que segundo ele pode salvar o mundo.
A comedia do longa fica por conta das desventuras das duas amigas e suas reações as situações surreais que estão passando e Morgan é a maior responsável pela comedia pastelão, porém isso é contrastado com muitas mortes e cenas de violência exagerada, as cenas de ação e comedia ao longo do filme não são sincronizadas da melhor forma.

Além da trama de espionagem, o filme mostra a amizade de duas mulheres, que se apoiam não importa a situação, não é uma amizade como geralmente mostrada em filmes em que os amigos são opostos e sua amizade é provada através de um conflito, o vínculo entre as duas se mantem do início ao fim e não sofre ao longo da trama, porém esse tema não é muito bem explorado já que as personagens não são tão desenvolvidas e o feminismo de Morgan é muito escrachado.
O filme conta com um excelente elenco de apoio, com destaque para Jane Curtin e Paul Reiser, que interpretam os pais de Morgan, eles tem uma relação familiar peculiar onde compartilham absolutamente tudo, inclusive os nudes que a filha recebe. Dentre as protagonistas Kate McKinnon é responsável por pontuar os momentos do filme seja com uma tirada cômica ou com seus trejeitos, como um arregalar de olhos, sua personagem é uma atriz desempregada que diz tudo que vem a sua cabeça sem filtro algum e parece não se constranger nenhum pouco em ser ridícula, em alguns momentos é possível até esquecer que a personagem de Mila Kunis ainda está em cena, mas logo elas se reconectam e voltam ao ritmo que funciona bem durante o longa.
Fazer comédia baseadas em filmes de espionagem não é uma ideia nova e Meu Ex É Um Espião não apresenta nenhuma novidade nesse assunto, mas entrega o que promete e não deixa de ser um filme divertido.