Ethan Hunt (Tom Cruise) különleges ügynök új missziója semmivel sem könnyebb, mint az előző: egy genetikai laborban kikísérletezett biológiai fegyvert kell visszaszereznie. A Chimera nevezetű vírusra más is szemet vetett már. Sean Ambrose (Dougray Scott) régen együtt dolgozott Hunt ügynökkel, de világuralomra törő tervei eltávolították a jó útról. Ambrose-nak megvan a vírus egyetlen hatékony ellenszere, a Bellerophon. Ha megszerzi mindkettőt, senki sem állíthatja meg! Hunt ügynök egyetlen reménye a szépséges Nyah (Thandie Newton), aki egykor Ambrose szeretője volt. A hölgyet Hunt fel akarja használni, hogy tőrbecsalja riválisát, csakhogy szerelmes lesz belé. Nyah megfertőződik a vírustól: innentől kezdve duplán létkérdés a lehetetlen megbízatás teljesítése...