美国新奥尔良一个喧闹的夜晚，FBI正在围捕蜚声国际的恐怖分子迈尔斯•杰克逊（艾丹•吉伦 Aidan Gillen 饰）。是夜，狡猾的迈尔斯正与另一伙犯罪分子作交易，他用计杀掉对手，还把FBI耍得团团转。当地的警察丹尼•费舍尔（约翰•塞纳 John Cena 饰）奉命参加行动，他和搭档偶遇迈尔斯及其女友驾驶的汽车。在一番激烈的追逐过后，迈尔斯最终落网，而他的女友则不幸死于车祸。一年后，迈尔斯成功越狱。他绑架了丹尼的女友莫莉•波特（阿什莉•斯科特 Ashley Scott 饰）。他为丹尼设计了12道难关，一场关乎生死的危险游戏就此展开…… 本片男主角John Cena是美国最大摔角组织WWE的摔角明星。
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。
