这次IMF小组的任务是寻找回一盒丢失的病毒。这盒病毒可能导致人类的毁灭。然而在行动中，小组成员一个接一个被恐怖分子杀害，伊森不得不展开了她自己的计划，从马德里喧哗的街道，到悉尼美丽的海港，伊森一次又一次面对生死危机。
IMF小组成员在找寻被盗的致命病毒时接二连三被杀，整个特工队的任务受阻。伊森·韩特对此事进行调查，发现原来这一切都是恐怖分子头目肖恩·安布罗斯一手组织策划的。伊森·韩特和老搭档路瑟便开始追踪安布罗斯，历尽千辛万苦终于彻底终结了安布罗斯的诡计，胜利完成了任务。
一位医学博士研制出一种威力巨大的新型病毒“金美拉”，为保证运送安全请求中情局提供援助，孰料被扮作伊森的前中情局特工肖恩谋害，并窃取了病毒资料。伊森受命找到肖恩并获取相关情报，而在这之前，伊森必须得到女神偷奈雅的帮助，因为奈雅是肖恩的前女友，是接近肖恩的唯一人选。在获取奈雅信任的同时，伊森和奈雅萌生爱意。
在制造奈雅被捕的假情报后，肖恩如期将奈雅救出，接到自己住处，不过肖恩已经怀疑奈雅的到来另有图谋。伊森和奈雅终于在赛马场接头并获知了情报内容，而同时肖恩已经察觉奈雅不仅奉命卧底，还与伊森坠入爱河。怀恨在心的肖恩已经猜测出伊森将前去药厂销毁病毒，遂率人争夺，交战之中，奈雅为帮助伊森完成任务，将仅存的病毒注入自己体内，并要求伊森杀死自己，而伊森不忍下手，并承诺将会挽救奈雅。
肖恩开始和制药厂老板交易病毒和解药，声称病毒将很快席卷世界，正在此时，伊森赶到，经过激烈搏斗，伊森终于夺回病毒和解药，结果了肖恩，并及时挽救了奈雅的生命。
