L'agent Ethan Hunt, acusat d'un atemptat terrorista amb bombes contra el Kremlin, és desautoritzat juntament amb tota l'organització, en posar en marxa el president l'anomenat 'Protocol fantasma'. Abandonat a la sort i sense recursos, l'objectiu d'Ethan és rehabilitar el bon nom de la seva agència i impedir un nou atac. Però emprèn aquesta missió amb un equip format per fugitius, els motius personals dels quals no coneix bé.
El 1969, un grup d'espies-aventurers (la majoria identificats per malnoms) heteròclit, vingut dels Estats Units i dirigit per Ward, torna a Moscou. Entre ells es troben sobretot Charles Rone, un oficial de soldat d'infanteria de marina, 'B.A.', una jove de la qual Rone s'enamora, Warlock, un homosexual que fa jersei per relaxar-se, Janis que actua com a prostituta. La seva missió és de recuperar un document confidencial anomenat "La Carta del Kremlin", encobrint un acord oficiós entre els Estats Units i la Unió Soviètica, destinat a contrarestar la potencial amenaça militar de la Xina…
