อีธาน ฮันต์ถูกตามตัวหลังหน่วย IMF พบว่ามีคนใช้ตัวตนของเขาทำภารกิจปกป้องดร. เนโครวิตช์ ในการเดินทางมาสหรัฐอเมริกา แต่ดร. เนโครวิตช์กลับเสียชีวิตในเหตุเครื่องบินตก ดร. เนโครวิตช์เป็นนักชีวเคมีผู้สร้างไวรัสคิเมียราและยารักษาบิลเลโรฟอนให้บริษัทไบโอไซต์ ซึ่งไวรัสและยารักษาหายไป IMF เชื่อว่าคนที่เอาไปคือฌอน แอมโบรส อดีตสายลับ IMF ฮันต์จึงได้รับภารกิจให้ไปตามไวรัสและยารักษาคืนมาโดยเลือกสมาชิกได้เอง 2 คน แต่คนที่ 3 ต้องเป็นไนยาห์ นอร์ดอฟ-ฮอล นักโจรกรรมมืออาชีพที่เข้าถึงตัวแอมโบรสได้เพราะสองคนนี้เคยคบหากันมาก่อน
หลังพบกับไนยาห์ ฮันต์เดินทางไปที่ซิดนีย์เพื่อพบกับลูกทีม 2 คนคือลูเทอร์ สติกเคลและบิลลี แบร์ด ฮันต์ สติกเคลและแบร์ดวางแผนลอบเข้าไปในบริษัทไบโอไซต์ ส่วนไนยาห์เข้าหาแอมโบรสเพื่อเก็บข้อมูลเกี่ยวกับไวรัส ที่งานแข่งม้า แอมโบรสนัดพบกับจอห์น ซี. แมคคอย ประธานบริหารบริษัทไบโอไซต์และใช้วิดีโอผู้ติดเชื้อคิเมียราเพื่อรีดทรัพย์ ไนยาห์แอบส่งวิดีโอให้ฮันต์ก่อนจะคืนให้แอมโบรส เมื่อฮันต์ตรวจสอบวิดีโอ เขาพบว่าไวรัสคิเมียราจะมีระยะฟักตัว 20 ชั่วโมง ก่อนจะทำลายเซลล์เม็ดเลือดแดงของผู้ติดเชื้อจนผู้ติดเชื้อเสียชีวิต ยารักษาบิลเลโรฟอนสามารถรักษาผู้ติดเชื้อได้แต่ต้องภายในเวลา 20 ชั่วโมง
Chimera is a deadly virus that will bear a grisly death unless you are given the antidote. The creator of Chimera is murdered and the antidote is stolen by a disavowed I.M.F. Agent, Sean Ambrose (Dougray Scott). The Impossible Mission Force, (I.M.F.), hire the skilled and charming Ethan Hunt (Tom Cruise), and the beautiful Nyah Hall (Thandie Newton), who has had her share with Ambrose. Their mission, should they choose to accept it, is to send Hall undercover to Ambrose and learn what she can for Hunt to bring down Chimera, but they will have to break into a secure lab by jumping off of buildings and dodging bullets. Its impossible.
