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。
大洋深处，一艘俄罗斯潜水艇正在执行常规任务，但是突发意外导致潜艇爆炸，全体机组人员无一幸免。而这个谜一样的事故，还隐藏着一个足以颠覆世界的大秘密。此后不久，特工伊森·亨特接到任务，要去寻找两把造型独特的钥匙。钥匙组合在一起后能够控制不断进化并拥有独立思考能力的人工智能，从而可帮助政治家实现称霸世界的野心。不愿被政治家利用的伊森找到好搭档卢瑟·斯蒂克尔、班吉·邓恩和伊尔莎·浮士德，开始试图找到并摧毁钥匙，这也意味着他们将与全世界为敌。而在行动过程中，性感女贼格蕾丝无意卷入其中，使这场危险游戏变得愈加扑朔迷离…
六发子弹，五名死者，神秘枪手在闹市区制造了一起惨案让整个城市都陷入魁了恐慌。所有的证据都指向了前军队狙击手詹姆斯·巴尔。但他坚持自己的清白并要求把老相识 杰克·理查尔 找来，两人曾同在军队中服役。随着杰克调查的深入，他发现了更大的谜团，炮制这场惨案的真凶似乎另有其人，而别有用心的幕后黑手抓走了巴尔 ，只留下杰克一人探明真相。六发子弹中有一发漏空的子弹是杀手故意放空的。为了了解狙击手的工作，杰克特意来到了狙击手的训练营找到了一个叫做萨缪尔·卡什 的教练。在卡什和巴尔妹妹以及律师的帮助下，杰克渐渐走进了事件的中心位置，一个关于苏联改造营和俄罗斯黑帮的秘密也慢慢浮出水面……
特工汉纳威执行任务时遇害，核机密文件被女杀手莫洛（蕾雅·赛杜 Léa Seydoux 饰）截获。为了找回文件，特工班吉（西蒙·佩吉 Simon Pegg 饰）和特工简（宝拉·巴顿 Paula Patton 饰）从俄罗斯监狱救出了伊桑·亨特（汤姆·克鲁斯 Tom Cruise 饰）。他们接受的幽灵协议任务便是从克林姆林宫盗取核军事密码。然而，当他们接近目标时，却发现被恐怖分子亨德里克斯（迈克尔·恩奎斯特 Michael Nyqvist 饰）捷足先登，抢走了核军事密码。在爆炸中，亨特受困医院，遭俄特工的追捕，幸好他身手矫捷，才化险为夷。不过，亨特的上司也在混乱中丧生，只剩下其助手布兰德（杰瑞米·雷纳 Jeremy Renner 饰）与亨特死里逃生，加上班吉和简，逼上绝境的四人开始了最后一搏，从迪拜到印度，他们出生入死，与恐怖分子斗智斗勇……
《碟中谍》系列的第八部。
续集故事继续围绕杰克展开。他重回弗吉尼亚州的军事基地和苏珊·特纳少校会面，要解决一些个人问题。此时，特纳却意外被捕。杰克同时也陷入谜团，因为他被诬告犯有重罪，而且牵涉到一个自己完全不知道的小孩。这些，杰克都记不起来了。他要客服重重困难，去寻找特纳，最终解决问题。