超强押运人弗兰克·马丁（杰森·斯坦森JasonStatham饰）近期的工作是接送缉毒官员比林斯先生的小儿子杰克，弗兰克与杰克母子相处和谐，但一伙歹徒的突然出现打破了平静，弗拉克与他们在医院首次交手顺利脱险，可为了杰克的安全着想，弗兰克不得不把孩子送到对方手中，并因此被警方确认为绑架嫌犯。弗兰克发觉这次绑架另有深意，策划此次事件的幕后贩毒集团意在通过小杰克将致命病毒传染给参加国际会议的各国缉毒组织高官，以便为自己的犯罪行为扫清障碍。弗兰克承担着杰克母亲奥黛丽的信任，在警方与贩毒集团的追夹中，逐渐逼近幕后策划者詹尼（AlessandroGassman饰），并与同样身手不凡的詹尼展开天上水下的连场搏杀。

　　超级病毒“金美拉”和抗生素在运送途中，被恐怖组织头目SeanAmbrose（DougrayScott 饰）盗走，EthanHunt（TomCruise饰）率领他的IMF小组接受中情局的任务，找回病毒。
　　这次，EthanHunt找到了女飞贼NyahNordoff-Hall（ThandieNewton 饰）搭档，后者是SeanAmbrose的前女友。EthanHunt在获取Nyah信任的同时，二人也暗生情愫。
　　但是，为了完成任务，EthanHunt不得不安排Nyah回到SeanAmbrose身边卧底。
　　Nyah终于打探出病毒所在的药厂，接获情报的EthanHunt前往药厂准备销毁病毒；另一边，SeanAmbrose已经察觉出了Nyah回到自己身边的真正目的，组织人马在药厂等待EthanHunt自投罗网。
　　激烈的搏斗中，Nyah为了帮助EthanHunt完成任务，将病毒注入了自己体内，只有在20个小时之内将抗生素注入Nyah体内，才能挽救她的性命，EthanHunt又将面临不可能的任务。