La nouvelle mission d'Ethan Hunt l'oppose à  son ancien disciple et maintenant ennemi juré, Sean Ambrose, pour la possession du virus Chimera, capable de décimer une ville en 24h. Pour déjouer les plans d'Ambrose, Hunt recrute son ex, Nyah Hall, une séduisante voleuse qui relève bravement le défi pour la survie de millions d'innocents.