超级病毒“基美拉”和抗生素在运输途中被恐怖组织头目肖恩·安布罗斯（多格雷·斯科特饰）偷走。 伊森·亨特（汤姆·克鲁斯饰）带领他的国际货币基金组织团队接受了中央情报局的回收病毒的任务。 这一次，伊森·亨特找到了搭档，女飞贼尼亚·诺多夫-霍尔（桑迪·牛顿饰），也就是肖恩·安布罗斯的前女友。 伊森·亨特获得尼亚信任的同时，两人也暗生情愫。 然而，为了完成任务，伊森·亨特不得不安排尼亚以卧底身份回到肖恩·安布罗斯身边。 尼亚终于查出了病毒所在的制药厂，而收到情报的伊森·亨特前往制药厂准备消灭病毒； 另一方面，肖恩·安布罗斯发现了尼亚回到自己身边的真实目的，并组织人在制药厂等待伊森·亨特自杀。 把自己扔进陷阱。 在激烈的战斗中，尼亚为了帮助伊森·亨特完成任务，将病毒注入了自己的体内。 只有在20小时内给Nyah的体内注射抗生素，才能挽救她的生命。 伊森·亨特将再次面临一项不可能完成的任务。