El agente especial Ethan Hunt tiene una nueva misión: evitar que un despiadado ex-agente y ahora terrorista internacional se haga con un virus mortal que podría soltar sobre Australia causando millones de víctimas. Para evitarlo, contará otra vez con la inestimable ayuda del genio informático Luther Stickell, del experto conductor Billy Baird y de la presencia de la sensual y exótica ladrona internacional Nhye, que en el pasado mantuvo una relación sentimental con el criminal y que ahora se siente atraída por Hunt.

Tras haber llevado a cabo diversas misiones, el agente especial Ethan Hunt se ha retirado del servicio activo y se ha comprometido con su amada, Julia. Sin embargo, cuando es secuestrado por uno de los agentes entrenados por él, vuelve de nuevo a la acción. También tiene que enfrentarse a Owen Davian, un individuo sin escrúpulos que trafica con armas y con información.

El agente Ethan Hunt, acusado de un atentado terrorista con bombas contra el Kremlin, es desautorizado junto con toda la organización, al poner en marcha el Presidente el “Protocolo Fantasma”. Abandonado a su suerte y sin recursos, el objetivo de Ethan es rehabilitar el buen nombre de su agencia e impedir un nuevo ataque. Pero Ethan emprende esta misión con un equipo formado por fugitivos, cuyos motivos personales no conoce bien.

El equipo enfrenta al Sindicato, una peligrosa corporación de agentes especiales muy preparados, y dispuestos a todo para establecer un nuevo orden mundial. Ethan regresa a la acción, acompañado de la enigmática agente doble británica Ilsa Faust, de quien no sabe con seguridad si colabora sinceramente con él, o está trabajando de forma oculta para el Sindicato.

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.