不可能任务情报局（IMF）探员简、崔佛汉纳威和计算机高手班吉·邓恩出一场任务，目的是要找到一名运送核弹发射密码的信使，然而很不幸地，他们的任务出错，密码落入毒蝎美人杀手莎宾·莫露的手中。同时，队长伊森·汉特（汤姆·克鲁斯饰）逃出莫斯科监狱，这群人接下来的任务是要潜入克里姆林宫，获取一个关键人的信息，这个人的代码是“钴蓝”，他企图买下这组密码。不久，钴蓝发现伊森和班吉的秘密行动，于是在红场引发一场大型爆炸事件，幸好两人及时逃离，不过伊森发现自己和整个不可能任务情报局已成为代罪羔羊，使得总统启动“幽灵行动”，彻底解散情报局。　　这个团后来又加入一位新成员威廉·布兰特（杰瑞米·雷纳饰），而伊森也发现他出任务以来第一次跟一个他不熟悉的团队合作。表面上，布兰特看起来像是坐办公室的分析员，不过他其实有着更复杂的过去。在逼不得已的情况下，伊森和这个新团队只能合作，而且由于不可能任务情报局已遭废除，他们失去任何支持和支援，不过他们必须替自己洗刷污名，并完成任务以避免核弹引爆