Die US-Geheimorganisation „Impossible Missions Force“, kurz IMF, steht vor dem Desaster: zuerst kommt bei einer Informationsbeschaffungsmission Agent Hanaway ums Leben und dann hat auch noch ein Soziopath namens „Cobolt“ russische Nuklearwaffenabschusscodes in seine Gewalt gebracht, steht kurz davor, Atomwaffen zu starten. Hanaways ehemalige Partner, Agentin Jane Carter und der Computerexperte Benji Dunn, folgen Cobolts Spur nach Moskau, wo sie IMF-Legende Ethan Hunt aus dem Gefängnis befreien müssen. Die Suche nach Hinweisen auf Cobolt geht weiter, doch dieser ist den Geheimermittlern eine Spur vorraus und sprengt den Teil des Kremls in die Luft, in dem sich die wichtigen Informationen befinden sollen.

Alarmiert schieben die Russen die Schuld nun auf Hunt, der dort vorher gesehen wurde, es droht eine ernsthafte Konfrontation zwischen Russland und den USA. Der US-Präsident aktiviert daraufhin das sogenannte „Phantom Protokoll“, welches die Existenz der IMF in den USA verleugnet. Nun sind Hunt und seine Kollegen auf sich gestellt. Werden sie es schaffen, Cobolt rechtzeitig vor einem Konflikt zwischen den beiden Großmächten zu stoppen?