超级病毒“金美拉”和抗生素在运送途中，被恐怖组织头目Sean Ambrose（ Dougray Scott 饰）盗走，Ethan Hunt（Tom Cruise 饰）率领他的IMF小组接受中情局的任务，找回病毒。 这次，Ethan Hunt找到了女飞贼Nyah Nordoff-Hall（Thandie Newton 饰）搭档，后者是Sean Ambrose的前女友。Ethan Hunt在获取Nyah信任的同时，二人也暗生情愫。 但是，为了完成任务，Ethan Hunt不得不安排Nyah回到Sean Ambrose身边卧底。 Nyah终于打探出病毒所在的药厂，接获情报的Ethan Hunt前往药厂准备销毁病毒；另一边，Sean Ambrose已经察觉出了Nyah回到自己身边的真正目的，组织人马在药厂等待Ethan Hunt自投罗网。 激烈的搏斗中，Nyah为了帮助Ethan Hunt完成任务，将病毒注入了自己体内，只有在20个小时之内将抗生素注入Nyah体内，才能挽救她的性命，Ethan Hunt又将面临不可能的任务。

主演：汤姆·克鲁斯 多格雷·斯科特 坦迪·牛顿 文·瑞姆斯 理查德·劳斯伯格 约翰·波尔森 布莱丹·格里森 拉德·舍博德兹加 威廉·麦鲍瑟 多米尼克·珀塞尔 尼古拉斯·贝尔 奇·陈 Christian Manon Brett Partridge 艾丽森·阿拉亚 Caine Ryder Davis Alan Hennessy 安东尼·霍普金斯 派崔克·马柏 托莉·莫塞特