อีธาน ฮันต์ถูกตามตัวหลังหน่วย IMF พบว่ามีคนใช้ตัวตนของเขาทำภารกิจปกป้องดร. เนโครวิตช์ ในการเดินทางมาสหรัฐอเมริกา แต่ดร. เนโครวิตช์กลับเสียชีวิตในเหตุเครื่องบินตก ดร. เนโครวิตช์เป็นนักชีวเคมีผู้สร้างไวรัสคิเมียราและยารักษาบิลเลโรฟอนให้บริษัทไบโอไซต์ ซึ่งไวรัสและยารักษาหายไป IMF เชื่อว่าคนที่เอาไปคือฌอน แอมโบรส อดีตสายลับ IMF ฮันต์จึงได้รับภารกิจให้ไปตามไวรัสและยารักษาคืนมาโดยเลือกสมาชิกได้เอง 2 คน แต่คนที่ 3 ต้องเป็นไนยาห์ นอร์ดอฟ-ฮอล นักโจรกรรมมืออาชีพที่เข้าถึงตัวแอมโบรสได้เพราะสองคนนี้เคยคบหากันมาก่อน
หลังพบกับไนยาห์ ฮันต์เดินทางไปที่ซิดนีย์เพื่อพบกับลูกทีม 2 คนคือลูเทอร์ สติกเคลและบิลลี แบร์ด ฮันต์ สติกเคลและแบร์ดวางแผนลอบเข้าไปในบริษัทไบโอไซต์ ส่วนไนยาห์เข้าหาแอมโบรสเพื่อเก็บข้อมูลเกี่ยวกับไวรัส ที่งานแข่งม้า แอมโบรสนัดพบกับจอห์น ซี. แมคคอย ประธานบริหารบริษัทไบโอไซต์และใช้วิดีโอผู้ติดเชื้อคิเมียราเพื่อรีดทรัพย์ ไนยาห์แอบส่งวิดีโอให้ฮันต์ก่อนจะคืนให้แอมโบรส เมื่อฮันต์ตรวจสอบวิดีโอ เขาพบว่าไวรัสคิเมียราจะมีระยะฟักตัว 20 ชั่วโมง ก่อนจะทำลายเซลล์เม็ดเลือดแดงของผู้ติดเชื้อจนผู้ติดเชื้อเสียชีวิต ยารักษาบิลเลโรฟอนสามารถรักษาผู้ติดเชื้อได้แต่ต้องภายในเวลา 20 ชั่วโมง
ทีมของฮันต์ลักพาตัวแมคคอยและพบว่าดร. เนโครวิตช์ฉีดไวรัสเข้าตัวเอง และพายารักษาแยกไปต่างหาก เมื่อดร. เนโครวิตช์เสียชีวิต แอมโบรสจึงมีเพียงยารักษา แอมโบรสจึงบังคับให้แมคคอยขายไวรัสให้ในราคา 37 ล้านปอนด์เพื่อแลกกับตัวอย่างยารักษา ฮันต์บุกเข้าไปในห้องปฏิบัติการของไบโอไซต์เพื่อทำลายไวรัสทั้งหมด โดยมีแอมโบรสและลูกน้องตามมาขัดขวาง ฮันต์ทำลายไวรัสจนเหลือหลอดสุดท้าย แอมโบรสจึงบังคับให้ไนยาห์นำไวรัสหลอดสุดท้ายมาให้ แต่ไนยาห์กลับฉีดไวรัสเข้าตัวเอง ฮันต์สัญญากับไนยาห์ว่าจะนำยารักษามาให้ภายใน 20 ชั่วโมง ก่อนจะหลบหนีไป
แอมโบรสพาตัวไนยาห์ไปทิ้งไว้กลางฝูงชนในซิดนีย์เพื่อให้ไวรัสระบาด และนัดพบกับแมคคอยเพื่อให้เขาปล่อยหุ้นใหญ่ แผนของแอมโบรสคือเมื่อเขาได้เป็นผู้ถือหุ้นใหญ่และไวรัสคิเมียราระบาด เขาจะขายยารักษาบิลเลโรฟอนในราคาสูง ฮันต์บุกเข้าไปในที่นัดพบและขโมยยารักษาออกมาได้ โดยมีลูกน้องของแอมโบรสตามมา สติกเตลและแบร์ดพบไนยาห์ที่หน้าผาซึ่งเธอตั้งใจจะใช้ฆ่าตัวตายก่อนไวรัสระบาดและพาตัวเธอไปหาฮันต์ ส่วนฮันต์และแอมโบรสสู้กันตัวต่อตัวก่อนที่แอมโบรสถูกฮันต์ยิงจนเสียชีวิต สติกเคลฉีดยารักษาให้ไนยาห์ทันเวลา หลังเสร็จภารกิจ IMF ได้ล้างประวัติอาชญากรรมของไนยาห์ทั้งหมด ฮันต์และไนยาห์ใช้เวลาพักผ่อนด้วยกันในซิดนีย์
