Zuletzt war die IMF (Impossible Mission Force) aufgelöst worden. Gleichwohl beauftragt IMF-Chef Alan Hunley (Alec Baldwin) seinen Top-Agenten Ethan Hunt (Tom Cruise) in Belfast mit einer neuen Mission: Er soll einen Koffer mit drei Plutoniumkernen sicherstellen, der auf dem Schwarzmarkt feilgeboten wird. Hunt und sein Team rund um Benji (Simon Pegg) und Luther (Ving Rhames) geraten dabei in Berlin in einen Hinterhalt, worauf das waffenfähige Material in die Hände der Weissen Witwe (Vanessa Kirby), einer skrupellosen Waffenhändlerin, gelangt, die es nun an den Höchstbietenden verhökern will. Zu den Bietern gehören auch "Die Apostel", ein Syndikat von Weltuntergangsterroristen, das mit diesen drei Nuklearsprengkörpern Anschläge ausführen will. Nach dem Fehlschlag in Berlin sieht Hunt die Gelegenheit gekommen, die Bomben sicherzustellen und, da sich der Chef der messianischen Terroristen John Lark mit der Witwe in Paris treffen will, gleichzeitig an den Kopf der brandgefährlichen Apostel heranzukommen. Da niemand weiss, wie der oberste Apostel aussieht, entschliesst sich Hunt, Lark vor dessen Meeting mit der Verkäuferin aufzuspüren und sodann als dessen Doppelgänger der Witwe die Plutoniumkerne abzuluchsen. Nach dem letzten Fehlschlag der IMF besteht CIA-Chefin Erika Sloane (Angela Bassett) allerdings darauf, Ethan ihren besten Agenten, August Walker (Henry Cavill), zur Seite zu stellen. Hunts zwielichtiger Sidekick verfolgt nun aber ganz offensichtlich auch noch andere Pläne und erweist sich in der Folge eher als Belastung als als Hilfe für das MIF-Team. Als sich dann in Paris auch noch Ilsa Faust (Rebecca Ferguson) vom britischen Geheimdienst in die Aktion einmischt, ist das Verwirrspiel komplett.

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