Ethan Hunt hemmelig agent som uskyldig blir anklaget for drapene på sin egen etterretningsgruppe. Han er på flukt fra regjeringens leiemordere, bryter seg inn i CIA's mest uinntrengelige hvelv, klamrer seg til taket på et lyntog i fart, - alltid ett skritt foran sine fiender er han i ferd med å avsløre den sjokkerende sannheten!

Når Ethan blir kalt tilbake i tjeneste av sine overordnede (Laurence Fishburne og Billy Crudup), står han overfor sin farligste motstander noensinne - den sadistiske våpenhandleren Owen Davian (Oscar-belønte Philip Seymour Hoffman). Sammen med IMF-teamet (Ving Rhames, Jonathan Rhys Meyers og Maggie Q) kaster Ethan seg ut på en spektakulær ferd, som tar ham fra Roma til Shanghai for å redde en kidnappet agent (Keri Russell) og hindre Davian i å drepe sitt neste mål: Ethans forlovede, Julia (Michelle Monaghan).

Edward Wilson forstår verdien av hemmeligholdelse - diskresjon og æresforpliktelser er boret inn i ham siden barndommen. Som en ivrig og optimistisk student ved Yale i 1939, blir han rekruttert til det hemmelige brorskapet Skull and Bones, en yngleplass for fremtidige verdensledere. Wilsons skarpe intelligens, plettfrie rykte og oppriktige tro på amerikanske verdier gjør ham til en perfekt kandidat for en plass i etterretningstjenesten, og han blir snart anmodet om å arbeide for OSS (forløperen til CIA) under den andre verdenskrig.

Ethan Hunt (Tom Cruise) og den vakre Nyah Hall (Thandie Newton) jobber sammen for å forhindre at overløperen Sean Ambrose (Dougray Scott) utløser en ny form for terror på en verden som aner fred og ingen fare. Men før oppdraget er utført, reiser de over hele verden og må velge mellom alt de elsker og alt de tror på.