间谍汉纳威（乔什·哈洛威 Josh Holloway 饰）履行任务时遇害，核机密文件被女杀手莫伦（蕾雅·赛杜 Léa Seydoux 饰）截获。为了找回文件，间谍班吉（西蒙·佩吉 Simon Pegg 饰）和间谍简（宝拉·巴顿 Paula Patton 饰）从俄罗斯监狱救出了伊桑·亨特（汤姆·克鲁斯 Tom Cruise 饰）。他们接收的幽灵协定任务便是从克林姆林宫窃取核军事密码。然而，当他们接近目标时，却发现被恐怖分子亨德里克斯（迈克尔·恩奎斯特 Michael Nyqvist 饰）捷足先登，抢走了核军事密码。在爆炸中，亨特受困病院，遭俄间谍的追捕，幸好他身手矫捷，才化险为夷。不过，亨特的上司也在纷乱中丧生，只剩下其助手布兰德（杰瑞米·雷纳 Jeremy Renner 饰）与亨特死里逃生，加上班吉和简，逼上绝境的四人开始了最后一搏，从迪拜到印度，他们出身入死，与恐怖分子斗智斗勇……