特工汉纳威（乔什·哈洛威 Josh Holloway 饰）执行任务时遇害，核机密文件被女杀手莫伦（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……

一个著名画家在纽约举办了一次画展，不料展出的名画却被盗走，众人怀疑的矛头指向了大盗麦克（肖恩•康纳利 Sean Connery 饰）。因为麦克是一个名贵艺术品的惯偷分子，而这次名画失窃的所有证据，也表明麦克嫌疑最大。
为了使其入罪，承包此画的保险公司决定使用美人计——职员维吉尼亚（凯瑟琳•泽塔-琼斯 Catherine Zeta-Jones 饰）假扮麦克的同道中人，诱使麦克出手犯罪，而保险公司则随后追踪取证。然而，每一次麦克都没有落入圈套，还与维吉尼亚渐生情愫。得知千年虫入侵电脑，维吉尼亚唆使麦克利用这个机会入侵马来西亚的国际银行，这里管理森严，号称全球之最。一场斗智斗勇的计划开始了，而维吉尼亚也陷入了效忠公司和帮助爱人的选择当中。