« Goldfinger » est un thriller d’espionnage classique mettant en vedette le fringant gentleman espion britannique James Bond, agent 007. Bond travaille pour les services secrets britanniques et est l’un des agents d’élite « 00 » avec un « permis de tuer ». Après avoir démantelé un réseau de contrebande d’héroïne, Bond croise à Miami un millionnaire britannique, Auric Goldfinger, obsédé par l’or et qui en a amassé d’énormes quantités. Sous couvert, Bond se rapproche finalement de Goldfinger et fait partie de son plan scandaleux pour voler Fort Knox de son or. Bond apprend également que Goldfinger est l’un des principaux financiers de SMERSH, le réseau d’espionnage secret soviétique. Avec l’aide de l’armée américaine, Bond déjoue le plan de Goldfinger, mais il s’échappe. Plus tard, Goldfinger kidnappe Bond et vole un avion, dans l’intention de remettre Bond aux agents du SMERSH. Bond force audacieusement l’avion au-dessus du Canada, tuant Goldfinger et la plupart de ses hommes de main tout en se survivant.
De retour en Angleterre après avoir démantelé une opération de trafic de drogue, James Bond se retrouve bloqué à Miami lorsque son vol est annulé. Il devient l’invité d’un riche Américain du nom de Du Pont, qui demande son aide pour attraper un homme qui l’a trompé aux cartes. Bond accepte et expose le tricheur de cartes, qui s’avère être Auric Goldfinger. Bond menace d’exposer Goldfinger à moins qu’il ne rembourse Du Pont tout ce qu’il a perdu sur les jeux tordus, puis quitte Miami avec la belle secrétaire de Goldfinger, Jill Masterton. Il essaie de persuader Masterton de quitter Goldfinger, mais elle revient vers lui après qu’elle et Bond aient partagé un long trajet en train romantique vers New York. Bond retourne en Angleterre.
Bond est appelé pour rencontrer le chef des services secrets, un homme appelé uniquement « M ». M dit à Bond qu’il doit se présenter à la Banque d’Angleterre pour se renseigner sur une éventuelle opération de contrebande d’or menée par Goldfinger. Bond apprend que Goldfinger est l’un des hommes les plus riches du monde et qu’il est obsédé par l’or, qu’il accumule. Il finance son opération, croit-on à la Banque d’Angleterre, en la faisant passer en contrebande en Inde où on peut en tirer un prix élevé. Goldfinger possède des laboratoires de métallurgie en Angleterre et en Suisse, mais il n’a pas de casier judiciaire et on ne sait pas comment il fait sortir l’or d’Angleterre. Il est également soupçonné de soutenir le réseau d’espionnage soviétique connu sous le nom de SMERSH, car des lingots de son or ont été trouvés sur des agents SMERSH capturés. Bond est chargé d’en savoir plus.
Bond sait de sa conversation avec Goldfinger à Miami qu’il est un habitué du terrain de golf de St. Mark, où, par coïncidence, Bond a joué fréquemment dans sa jeunesse. Bond organise une rencontre « accidentelle » avec Goldfinger sur le parcours et les hommes acceptent de jouer une partie de golf en pariant les 10 000 $ que Bond a forcé Goldfinger à donner à Du Pont pour couvrir les frais de Bond à Miami. Au cours du match, Bond surprend à nouveau Goldfinger en train de tricher et l’expose en trichant un peu lui-même. Goldfinger est furieux, mais il paie et invite Bond à dîner dans son manoir ce soir-là.
Bond accepte l’invitation, dans l’espoir d’inciter Goldfinger à l’emmener d’une manière ou d’une autre dans son plan de contrebande. Goldfinger essaie d’en savoir plus sur Bond, et Bond lui raconte qu’il travaille pour une entreprise appelée Universal Export. Bond laisse entendre qu’il a lui-même été impliqué dans le trafic de drogue, essayant d’inciter Goldfinger à lui faire une offre. Goldfinger ne mord pas à l’hameçon. Il dit à Bond qu’il prendra un ferry aérien pour l’Europe le lendemain.
Bond s’arrange pour planter un dispositif de guidage sur la Rolls Royce de Goldfinger avant de le faire voler en France le lendemain. Il poursuit Goldfinger à distance à travers la France vers la Suisse. En chemin, croise la route de Tilly Soames, une belle jeune femme dans une voiture de sport argentée. Craignant qu’elle ne soit un agent ennemi, Bond désactive sa voiture en reculant dedans. Elle lui dit qu’elle est une golfeuse en route pour Genève pour jouer dans un tournoi. Bond lui propose un tour, qu’elle accepte.
Le vrai nom de Soames s’avère être Tilly Masterton, la sœur de Jill Masterton. Bond apprend que Goldfinger a tué Jill lorsqu’elle est revenue vers lui après être partie avec Bond. Tilly a suivi Goldfinger pour le tuer par vengeance. Bond et Tilly sont capturés lorsqu’ils tentent de s’introduire dans le laboratoire de métal de Goldfinger à Genève.
Goldfinger torture Bond et menace de le tuer, mais Bond ne brise pas sa couverture. Certain qu’il est sur le point de mourir, Bond s’évanouit. Il se réveille dans une petite pièce aux États-Unis. Goldfinger ne l’a pas tué, mais l’a kidnappé, lui et Tilly, et les retient dans des pièces voisines d’un entrepôt de New York. Goldfinger leur dit qu’ils doivent agir en tant que secrétaires pour lui alors qu’il planifie l’un des plus grands vols de l’histoire, volant l’or de Fort Knox.
Goldfinger rassemble les chefs de plusieurs syndicats du crime américains pour aider dans le stratagème. Il les convainc de l’aider dans le braquage élaboré, qui impliquera d’empoisonner des milliers de personnes par l’approvisionnement en eau afin qu’elles puissent entrer dans la base militaire en se faisant passer pour des secouristes. Goldfinger prévoit de faire sauter le coffre-fort à l’aide d’une petite bombe nucléaire. Désespérément, Bond laisse tomber une note décrivant le plan dans l’espoir qu’il sera remis aux autorités qui pourraient être en mesure de l’arrêter. En attendant, Bond accepte le plan de Goldfinger. Il apprend que Goldfinger envisage de fuir le pays sur un sous-marin russe et d’émigrer en Union soviétique. Cela confirme que Goldfinger est connecté à SMERSH.
Le jour du vol, Goldfinger et son équipage entrent dans la base en train. Alors qu’ils roulent lentement sur les rails, Bond voit des gens tomber partout sur le sol. Les gardes du coffre-fort sont également immobiles, apparemment morts. Alors que l’équipage de Goldfinger commence à commettre le vol, les soldats prennent vie et leur tendent une embuscade. La note de Bond avait été retrouvée et le président des États-Unis lui-même avait supervisé l’opération pour contrecarrer le complot. En essayant de s’échapper, Tilly Masterton est tuée par l’homme de main de Goldfinger. Bond s’échappe, mais Goldfinger aussi.
Encore une fois, Bond est sur le chemin du retour en Angleterre mais est détenu à l’aéroport. On lui dit qu’il doit se faire vacciner avant de monter dans l’avion. Il s’avère que c’est un somnifère qu’on lui donne, et il réveille à nouveau le prisonnier de Goldfinger, qui vole maintenant dans un avion volé vers le bloc soviétique pour remettre Bond au SMERSH. Avec Goldfinger se trouve Pussy Galore, le chef de l’un des gangs criminels qui avaient entrepris le braquage. Elle passe à Bond une note qu’elle l’aidera à s’échapper.
Il n’a pas besoin d’aide, comme il s’avère. À l’aide d’un couteau dissimulé dans sa chaussure, Bond brise l’une des fenêtres de la cabine pressurisée. L’homme de main principal de Goldfinger, un énorme coréen appelé Oddjob, est aspiré hors de l’avion. Bond parvient à tenir le coup et se bat au corps à corps avec Goldfinger. Bond l’étrangle jusqu’à ce qu’il meure. Il établit ensuite un contact radio avec le sol et ordonne à l’équipage de conduite d’effectuer un atterrissage d’urgence en mer près de la côte canadienne. L’avion atterrit brutalement, et Bond et Galore sont les seuls survivants. Ils sont secourus et reçoivent des cabines adjacentes sur le navire de sauvetage. Le roman se termine alors que Bond prend Galore dans ses bras et l’embrasse.