Em Improvisação Perigosa, uma comediante americana de stand-up chamada Kat acredita que perdeu sua chance de ter sucesso. Vivendo em Londres, ela trabalha como professora de uma turma de improvisação humorística. Um dia, ela é recrutada por um detetive disfarçado chamado Graham Billings, encarregado de procurar atores dispostos a participar de operações secretas de baixo risco. Quando Graham oferece a Kat a oportunidade de fazer uso de suas habilidades, ela reúne dois de seus alunos, o aspirante a ator Marlon Swift e o introvertido operador de TI Hugh, para formar um trio. Agora, os três irão se infiltrar nas gangues londrinas disfarçados de perigosos bandidos.