经过上一集的腥风血雨之后，伯恩（马特·达蒙饰）和女朋友玛丽（弗兰卡·泼坦特饰）隐居在印度偏僻的海边小镇，想忘记以前的生活。一天，神秘组织的杀手来到小镇，打破了伯恩二人世界的宁静，女友玛丽在逃亡途中被枪杀。
　　为了查出真相，伯恩重新开始战斗，他发现以前工作的中情局开始重新寻找他，自己被卷入了一场刺杀活动中，被人诬陷破坏了中情局的一次情报交易，杀害特工。伯恩别无选择，他只能找到冒充自己的人，才能洗刷清白，为女友报仇。

伊森·亨特和队友们接到了追回三个大杀伤性核武器的任务。眼见任务马上就能完成，但为了挽救其中一位队友卢瑟的生命，三个核武器被人趁机带走。中情局负责人斯隆女士调来她手下的得意猛将沃克，让他盯着伊森·亨特完成追回核武器的任务。期间，女特工伊尔莎突然出现，伊森·亨特发现，他要面对的并不只是恐怖分子，还有潜藏在政府部门的内鬼。

　　伊森（汤姆·克鲁斯TomCruise饰）曾是任职于特殊部门的秘密特工，自从一位名叫茱莉亚（米歇尔·莫娜汉MichelleMonaghan饰）的美丽女子出现在他的生命里后，伊森决定金盆洗手，卸甲归田。遗憾的是，好景不长，幸福的生活还没过多久，伊森便接到了徒弟林德赛（凯丽·拉塞尔KeriRussell饰）被死对头戴维恩（菲利普·塞默·霍夫曼PhilipSeymourHoffman饰）掳走的消息。戴维恩冷酷又凶残，林德赛落入他的手中可谓是凶多吉少。
　　为了解救林德赛，伊森重操旧业，他组织了一支精干的特工小组，向着目标人物发起了进攻。让伊森没有想到的是，戴维恩的真正目标并不是林德赛，而是茱莉亚，当爱妻落入敌手之时，伊森会做出怎样的反击？

　　在阿富汗执行任务的美国空军飞行员科特史蒂文斯上尉（杰克·吉伦哈尔JakeGyllenhaal饰）突然惊醒，发现自己在一辆高速行驶的列车上，而他的身边坐着一个素不相识的女子克里斯蒂安（米歇尔·莫娜汉MichelleMonaghan饰）正在与自己讲话。科尔不知自己为什么会在这辆车上，而且他发现自己居然是以另一个人的身份存在，正当他迷惑不解的时候，列车上忽然发生爆炸……
　　科特又一次惊醒，发现自己身处一个密闭的太空仓里，有一位女军官古德温（维拉·法米加VeraFarmiga饰）正在通过视频和自己对话，并要求自己报告列车上发生的事情。一头雾水的科特还没搞明白是怎么回事时，他又一次被送上那辆列车。这次之后，科特终于明白自己在执行一件任务，负责调察芝加哥火车爆炸案找到恐怖份子并查出他的下一个目标。科特被一次又一次的送上那辆高速列车，每次只有八分钟的时间调察，调察过程中，科特发现自己已在一周前去世，原来他正在参与是一项“脑波原代码”的秘密任务，这项任务通过已经死亡的科特尚未完全死亡的脑细胞影像来还原事件，调查事情的真相。最终，科特顺利完成了任务，但是他却决定再一次返回列车，拯救列车上那些无辜的生命……