Ethan Hunt en zijn IMF-team beginnen aan hun gevaarlijkste missie tot nu toe: het opsporen van een angstaanjagend nieuw wapen dat de hele mensheid bedreigt, voordat het in verkeerde handen valt. Er volgt een dodelijke race rond de wereld waarbij controle over de toekomst en het lot van de wereld op het spel staan en Ethan wordt geconfronteerd met duistere krachten uit zijn verleden. In zijn krachtmeting met een mysterieuze en machtige vijand moet Ethan noodgedwongen de gedachte overwegen dat niets belangrijker kan zijn dan zijn missie, zelfs niet het leven van degenen die hem het meest dierbaar zijn.
Nadat een missie fout afloopt, moeten Ethan Hunt en zijn IMF-team, bestaande uit Alan Hunley, Benji Dunn en Luther Stickell, racen tegen de klok. Ze worden bijgestaan door Ilsa Faust en Julia Meade die hen helpen hun nieuwe missie tot een goed einde te brengen. Tijdens hun avontuur dreigt er voortdurend gevaar in de vorm van nucleair terrorisme. Bovendien wordt Hunt gekweld door zijn verleden en door de keuzes die hij in zijn leven maakte. Daarnaast duikt August Walker op, een nieuwe collega waarmee zijn team zal moeten samenwerken.
Het bijzonder efficiënte doch destructieve Impossible Mission Force (IMF) van Ethan Hunt wordt door de bureaucraten van Washington, waaronder het hoofd van de CIA, ontbonden. Maar Hunt stelt toch zijn team samen om een schimmige organisatie bekend als "The Syndicate" en diens ongrijpbare leider te vatten.
Geheim agent Ethan Hunt en zijn teamleden worden opgeroepen door de president om terecht te staan voor een fatale explosie die is ontstaan in het Kremlin gebouw in Moskou, waar zij bezig waren met een topgeheime missie. Hunt is vastberaden om zijn onschuld te bewijzen en die van zijn team, echter moet hij op de vlucht gaan voor de Amerikaanse en Russische autoriteiten om dat te kunnen doen. Terwijl hij opgejaagd wordt door een ambitieuze agent (Renner) die Hunt zelf heeft opgeleid, moet hij niet alleen zijn onschuld zien te bewijzen, maar ook een nucleaire oorlog zien te voorkomen tussen de twee landen.
Er stond nog nooit zoveel op het spel. Het spektakel was nog nooit zo groots. Dit is Mission: Impossible zoals je het nog nooit hebt gezien! Tom Cruise schittert opnieuw als Ethan Hunt in deze zinderende adrenalinerush van regisseur J.J. Abrams. Ethan doet geen veldwerk meer, maar wordt door zijn superieurenuiteindelijk toch weer gevraagd voor een missie. Hij komt hierbij op het spoor van zijn meest dodelijke tegenstander ooit â een sadistische wapenhandelaar genaamd Owen Davian.
Ethan Hunt moet samen met de bloedmooie Nyah Hall de afvallige agent Sean Ambrose tegen houden voordat hij een nieuw soort terreur verspreidt. Maar voordat deze missie geslaagd is, moeten ze eerst de hele wereld rond en moeten ze keuzes maken tussen alles waar ze van houden en alles waar ze in geloven.
Ethan Hunt is een geheim agent die opdraait voor de dood van zijn teamgenoten bij een zeer geheime opdracht. Op de vlucht voor huurmoordenaars van de regering, breekt hij in bij de strengst beveiligde plek op aarde: de computerkamer van de CIA, vecht hij duels uit op het dak van een hogesnelheidstrein en raced als een aangestoken lont om zijn achtervolgers steeds een stap voor te zijn. Elke stap die hij doet, brengt hem dichter bij de verschrikkelijke waarheid.
