El veterano condecorado Will Sharp se encuentra desesperado por conseguir dinero para pagar las facturas médicas de su esposa, por lo que termina solicitando la ayuda a la única persona que podría encontrar una solución práctica: su hermano adoptivo Danny. Dany, es un carismático criminal, que le ofrece la opción de organizar un atraco por 32 millones de dólares en uno de los bancos más cotizados de la ciudad. Pero cuando la huída sale terriblemente mal, los hermanos terminan secuestrando una ambulancia con un policía herido aferrado a la vida y con la técnico en urgencia Cam Thompson a bordo.

Ethan Hunt y su equipo del FMI, se embarcan en su misión más peligrosa hasta la fecha: localizar, antes de que caiga en las manos equivocadas, una nueva y terrorífica arma que amenaza a toda la humanidad. En esta tesitura, y con unas fuerzas oscuras del pasado de Ethan acechando, comienza una carrera mortal alrededor del mundo en la que está en juego el control del futuro y el destino del planeta. Enfrentado a un enemigo misterioso y todopoderoso, Ethan se ve obligado a considerar que nada puede anteponerse a su misión, ni siquiera las vidas de aquellos que más le importan.