Ethan Hunt et l'équipe du FMI se joignent à August Walker, l'assassin de la CIA, pour éviter une catastrophe d'une ampleur extrême. Le marchand d'armes John Lark et un groupe de terroristes connus prévoient utiliser trois noyaux de plutonium pour une attaque nucléaire simultanée sur le Vatican, Jérusalem et La Mecque.