Lorsque Ethan Hunt et son équipe sont incapables de mettre la main sur de l'armement nucléaire, l'équilibre de la planète est mis en péril. La CIA dépêche l'agent August Walker pour le récupérer tout en prenant soin de garder Ethan à l'oeil, qui est soupçonné de trahison. Un groupe positionné en France est prêt à échanger du plutonium contre Solomon Lane, le dangereux chef du «Syndicat». Ethan Hunt ne voit pas cette situation du bon oeil et il devra trouver un moyen de protéger ses arrières avant que la situation ne lui explose au visage.