Depois de conhecer uma misteriosa americana, o correspondente alemão Phillip aceita com relutância a custódia temporária da pequena Alice. A amizade dos dois cresce enquanto viajam por várias cidades europeias em busca da avó da criança.
Em 1967, o espião francês Hubert Bonisseur de la Bath (Jean Dujardin), o Agente 117, é enviado em uma missão especial. Considerado o melhor no seu trabalho, ele viaja até o Rio de Janeiro para tentar encontrar um ex-nazista do alto escalão que depois da Segunda Guerra Mundial, se refugiou no Brasil. Com esse objetivo em mente, ele viaja do Rio até Brasília e também passa pelas Cataratas do Iguaçu, tudo ao lado de outro agente, que também está nessa missão com ele. Ao ritmo de bossa nova, o que era pra ser uma viagem de trabalho se transforma em uma aventura e também em uma história de amor.
Até o fim do mundo é uma odisséia para a era moderna. Como na Odisséia de Homero, o objetivo da jornada é restaurar a visão - uma reconciliação espiritual entre um pai obcecado e um filho. Farber, ao tentar encontrar uma cura para a cegueira de sua esposa, criou um dispositivo que permite ao usuário enviar imagens diretamente para o cérebro, permitindo que os cegos vejam.