諜報機関IMFに所属するジム・フェルプスのもとに新たな指令が届く。その内容は、東欧に潜入中のCIA諜報員のリストを盗んだ米大使館員とその取引相手を捕らえることだった。しかし作戦内容は敵側に筒抜けで、フェルプスを含むIMFメンバーのほぼ全員が殺されてしまう。唯一生き残った諜報員イーサン・ハントはCIAから内通者と誤解されながらも、真相を突き止めるべく奔走する。