Dr. Vladimir Nekhorvich biokémiai szakértő üzenetet küld az IMF-nek Ethan Huntért, aki régi barátja, figyelmeztetve, hogy munkáltatója, a Biocyte Pharmaceuticals arra kényszerítette, hogy fejlődjön. biológiai járvány, hogy hasznot húzhasson orvoslásából. Találkozik Ethannel, hogy szállítsa a Chimera vírust és annak gyógyítását, a Bellerophont. Ethan nyaralás és kommunikáció nélkül az IMF elküldi Ethannak álcázott Sean Ambrose ügynököt, hogy találkozzon Nekhorvichszel egy utasszállító repülőgépen. Ambrose gazemberré válik, megöli Nekhorvichet és ellopja Bellerophont, mielőtt emberei elpusztítják a gépet.
Swanbeck, az IMF parancsnoka tájékoztatja Ethant Nekhorvich halálának körülményeiről, és megállapítják, hogy Ambrose a felelős. Swanbeck Ethan feladata a vírus helyreállítása. és gyógyítását, és felvette Nyah Nordoff-Hall-ot, egy hivatásos tolvajt, aki jelenleg Sevillában, Spanyolországban működik. Ethan vonakodva győzi meg kémkedni Ambrose-ról.
Ethan összeállítja csapatát, Luther Stickell számítógép-szakértőt és Billy Baird pilótát Sydney-ben, Ausztráliában, ahol a Biocyte laboratóriumok találhatók és Ambrose tartózkodik. Ahogy Ethan kiveszi a Biocytét, Nyah újjáéleszti korábbi kapcsolatait az Ambrose-szal, és információkat továbbít Ethan csapatának. Egy lóversenyeseményen Ambrose találkozik a Biocyte vezérigazgatójával, John C. McCloy-val. Megmutatja McCloy számára a Chimera memóriakártya-videóját, amely Nekhorvich egyik kollégáját érinti, mielőtt megzsarolja McCloy-t, hogy együttműködjön vele. Nyah ellopja a kamera memóriakártyáját és átadja Ethannek. Megtanulják, hogy a Kimérának 20 órája van alvó periódusban, mielőtt az áldozat vörösvérsejtjeinek tömeges megsemmisítésével halált okozna. A Bellerophon csak akkor képes megmenteni az áldozatot, ha azt a 20 órás ablakon belül használják. Amikor Nyah diszkréten visszaadja a memóriakártyát a Ambrose, észreveszi, hogy a zakója rossz zsebében van.
Ethan csapata elrabolja McCloy-t, hogy rákényszerítse, hogy adja fel Bellerophont. Az egyetlen Bellerophon-mintát azonban Nekhorvich vette, és most Ambrose kezében van. Ambrose gyógyítja, de nincs vírusa; Nekhorvich akkor tudta nélkül beadta magának a kiméra, hogy kicsempészje a Biocytából. Ambrose azt tervezi, hogy a Bellerophon mintáját kicseréli McCloy-val a Chimera mintájára. Ethan csapata behatol a Biocyte-ba, hogy megsemmisítse a vírust, mielőtt a cserére sor kerülhetne. Az Ethan szerepét betöltő Ambrose átveri Nyah-t, hogy fedje fel a tervet, majd elfogja Nyah-t és rátámad a Biocyte-ra a vírus biztosítása érdekében. Ethan képes egy kivételével az összes kiméra mintát megsemmisíteni, mielőtt Ambrose beavatkozik, és tűzharc következik, amelynek vége az, hogy a mintát Ambrose és Ethan között a földre ejtik. Ambrose megparancsolja Nyah-nak, hogy szerezze be a mintát; ehelyett beadja magának, megakadályozva, hogy Ambrose egyszerűen megölje, miután megszerezte neki. Nyah ragaszkodik ahhoz, hogy Ethan ölje meg a vírus megsemmisítése érdekében, de Ethan nem hajlandó erre. Ambrose elviszi Nyah-t, amikor Ethan megszökik a laboratóriumból.
Ambrose elengedi Nyah-t, hogy kábultan járkáljon Sydney utcáin, és pandémiát szándékozik kezdeni. Felajánlja a Bellerophon eladását a részvényopciókért cserébe McCloy-nak, hogy a Biocyte többségi részvényese legyen. Azt jósolja, hogy a Biocyte részvényeinek ára az egekbe szökik a Bellerophon iránti kereslet miatt a Chimera kitörése után. Ethan beszivárog a megbeszélésbe, és ellopja a Bellerophon fennmaradó mintáit. Amíg Ethant Ambrose emberei üldözik, Luther és Billy megkeresi Nyah-t, aki egy sziklaoldalra tévedt, és meg szándékozik ölni magát, hogy megakadályozza az esetleges kitörést. Ethan megöli Ambrose embereit, ám Ambrose egy tengerpartra kergeti, ahol Ethan legyőzi. egy brutális ökölharcban. Kevés idő maradt a 20 órás visszaszámlálás után, Luther eléri Ethant a tengerparton. Amint Ethan éppen Luthernek adja a Bellerophon tartályt, Ambrose felépül, és fegyvert mutat Ethan felé. Ethan eldobja a tartályt Luthernek, és elugrik Ambrose lövésétől, miközben rúg egy fegyvert a homokból, amellyel végül megöli Ambrose-t. Luther időben beadja Nyah-nak a Bellerophont, hogy meggyógyítsa.
IMF törli Nyah bűnügyi nyilvántartását, és Ethan vele kezdi a nyaralását Sydney-ben.