特工漢納威（喬什·哈洛威 Josh Holloway 飾）執行任務時遇害，核機密文件被女殺手莫倫（蕾雅·賽杜 Léa Seydoux 飾）截獲。爲了找回文件，特工班吉（西蒙·佩吉 Simon Pegg 飾）和特工簡（寶拉·巴頓 Paula Patton 飾）從俄羅斯監獄救出了伊桑·亨特（湯姆·克魯斯 Tom Cruise 飾）。他們接受的幽靈協議任務便是從克林姆林宮盜取核軍事密碼。然而，當他們接近目標時，卻發現被恐怖分子亨德裏克斯（邁克爾·恩奎斯特 Michael Nyqvist 飾）捷足先登，搶走了核軍事密碼。在爆炸中，亨特受困醫院，遭俄特工的追捕，幸好他身手矯捷，才化險爲夷。不過，亨特的上司也在混亂中喪生，只剩下其助手布蘭德（傑瑞米·雷納 Jeremy Renner 飾）與亨特死裏逃生，加上班吉和簡，逼上絕境的四人開始了最後一搏，從迪拜到印度，他們出生入死，與恐怖分子鬥智鬥勇