Durante uma missão arriscada em Praga, um grupo de agentes de uma organização chamada IMF (Impossible Mission Force) cai numa emboscada. Apenas Ethan Hunt e uma outra agente sobrevivem, mas Ethan Hunt tem de enfrentar a acusação de ser informador e de ter sido o responsável pelo falhanço da missão. Para ganhar tempo e poder provar a sua inocência, Ethan foge, acabando por desmascarar um outro elemento da mesma agência.

O agente especial Ethan Hunt tem uma nova missão: evitar que um ex-agente e agora terrorista sem piedade tenha em sua posse um vírus mortal que poderia causar milhões de vítimas. A seu lado tem a ajuda do génio informático Luther Stickell, o experiente condutor Billy Baird e a presença da sensual ladra Nhye, com quem teve no passado uma relação sentimental.

O agente secreto Ethan Hunt volta a reunir-se com sua equipa de agentes. A sua missão é recuperar e destruir um vírus mortal desenvolvido por australianos, antes que este caia nas mãos erradas.

Acusado do atentado terrorista ao Kremlin, o operacional do FMI Ethan Hunt é renegado bem como o resto da agência, quando o Presidente inicia a “Operação Fantasma". Sem recursos ou apoios, Ethan terá de encontrar uma forma de limpar o nome da agência e prevenir outro ataque. Para piorar a situação, Ethan é obrigado a embarcar nesta missão com uma equipa de colegas fugitivos do FMI, cujos motivos pessoais ele não conhece.

Com a IMF desmantelada e Ethan Hunt excluído, a equipa enfrenta uma rede de agentes especiais extremamente qualificados: o Sindicato. Estes operacionais altamente treinados estão determinados em criar uma nova ordem mundial através de uma série de ataques terroristas. Ethan reúne a sua equipa e junta forças com Faust, uma agente britânica excluída, que pode ou não ser membro desta nação secreta, com o grupo a fazer face à missão mais impossível de sempre.

Ethan Hunt e a sua equipa IMF encontram-se com alguns conhecidos aliados numa corrida contra o tempo, depois de uma missão mal sucedida.

Ethan Hunt e a sua equipa IMF embarcam na missão mais perigosa de sempre: localizar uma nova e terrível arma que ameaça toda a humanidade, evitando que caia nas mãos erradas. O destino do mundo está em jogo. Com o controlo do futuro em risco e forças obscuras do passado de Ethan a aproximarem-se, começa uma corrida mortal à volta do globo. Confrontado por um inimigo misterioso e todo-poderoso, Ethan é forçado a considerar que nada pode ser mais importante do que a sua missão - nem mesmo as vidas daqueles com quem ele mais se preocupa.

Após escapar a um violento acidente de comboio, Ethan apercebe-se de que a Entidade foi escondida a bordo de um antigo submarino russo e que Gabriel, um rival do seu passado, também está a seguir a mesma pista.