休暇中のＩＭＦのエキスパート、イーサン・ハント（トム・クルーズ）の元に、司令官スワンベック（アンソニー・ホプキンス）から新たな指令が入る。今回の使命は元ＩＭＦメンバーのテロリスト、ショーン・アンブローズ（ダグレイ・スコット）が奪った、科学者ネロルヴィッチ博士（レイド・セルベッジア）が生み出した30時間で人間を殺す驚異の殺人ウィルス“キメラ”と解毒剤“ベレロフォン”を奪還すること。使命のため女泥棒ナイア（タンディ・ニュートン）をメンバーに引き入れよという命令を受けたハントはスペインへ飛び、ナイアと接触するが、美しき彼女といつしか恋におちてしまう。