简介：超级病毒“金美拉”和抗生素在运送途中，被可骇组织头子SeanAmbrose（DougrayScott饰）盗走，EthanHunt（TomCruise饰）率领他的IMF小组接受中情局的使命，找回病毒。这次，EthanHunt找到了女飞贼NyahNordoff-Hall（ThandieNewton饰）搭档，后者是SeanAmbrose的前女友。EthanHunt在获取Nyah信赖的同时，二人也暗生情愫。可是，为了实现使命，EthanHunt不能不放置Nyah回到SeanAmbrose身边卧底。Nyah终于打探出病毒地点的药厂，接获谍报的EthanHunt前去药厂预备销毁病毒；另一边，SeanAmbrose曾经察觉出了Nyah回到自己身边的真正目的，组织人马在药厂等待EthanHunt自投罗网。激烈的搏斗中，Nyah为了赞助EthanHunt实现使命，将病毒注入了自己体内，只要在20个小时之内将抗生素注入Nyah体内，才能挽救她的人命，EthanHunt又将面临不成能的使命。
