Under en hemmelig operation i Prag bliver en gruppe CIA-agenter dræbt. Den eneste overlevende er Ethan Hunt, og han bliver nu beskyldt for at være forræder. For at bevise sin uskyld må han trænge ind i CIA's hovedkvarter og tappe det for oplysninger. Derfor slår han sig sammen med to andre frafaldne agenter, computereksperten Luther og den franske knivekspert Krieger samt Claire, der er enke efter Ethans chef. Kun ved at arbejde sammen kan de gøre sig forhåbninger om at komme igennem CIA's avancerede sikkerhedssystem.