톰 크루즈의 에단 헌트, 스타 감독이자 제작자인 J.J.아브라함스(로스트, 앨리어스)의 아드레날린을 폭발시킬 액션 여정과 함께하는 세 번째 이야기. 최전선에서 물러나 행복한 결혼생활을 하려던 에단 헌트는 그의 상관들(로렌스 피쉬번, 빌리 크루덥)에 의해 다시 임무에 투여되고, 전례 없이 강한 적이자 악랄한 무기상인 오웬 데비언(오스카®상 수상자 필립 시무어 호프먼*)과 맞서게 된다. 에단 헌트는 그의 IMF 팀원들(빙 레임스, 조나단 리스 마이어스, 매기 큐)의 도움으로 붙잡힌 요원(케리 러셀)을 구하고 데비언이 그의 다음 타겟-에단 헌트의 부인, 줄리아(미셸 모나한)-을 노리는 것을 막기 위해 로마부터 상하이를 넘나드는 스펙터클한 모험에 임하게 된다.