Jake 2.0 opowiada o techniku komputerowym NSA, Jake'u Foleyu, który zostaje przekształcony w tajnego agenta po przypadkowym zakażeniu nanobotami, opartymi na nanotechnologii, która zmniejsza rozmiar komputera do poziomu molekularnego, co daje mu nadludzkie moce. Dzięki swoim nowym umiejętnościom potrafi włamać się do każdego urządzenia elektronicznego i nim sterować. Jego stan zdrowia i emocjonalny jest starannie monitorowany przez dr Diane Hughes, która jest zbyt ludzka jak na swoją pracę w NSA. Zmagając się z początkowymi zadaniami w NSA, Jake musi udowodnić swoją wartość i przynieść rezultaty, w przeciwnym razie grozi mu zamknięcie w celu „badań”.