休暇中のＩＭＦのエキスパート、イーサン・ハント（トム・クルーズ）の元に、司令官スワンベック（アンソニー・ホプキンス）から新たな指令が入る。
今回の使命は元ＩＭＦメンバーのテロリスト、ショーン・アンブローズ（ダグレイ・スコット）が奪った、科学者ネロルヴィッチ博士（レイド・セルベッジア）が生み出した30時間で人間を殺す驚異の殺人ウィルス“キメラ”と解毒剤“ベレロフォン”を奪還すること。
使命のため女泥棒ナイア（タンディ・ニュートン）をメンバーに引き入れよという命令を受けたハントはスペインへ飛び、ナイアと接触するが、美しき彼女といつしか恋におちてしまう。
実はナイアはアンブローズの元恋人で、彼女の使命は再びアンブローズに接近し、彼の計画を調べ出すことにあった。
信頼できるメンバー、ルーサー（ヴィング・レイムス）とヘリ操縦士ビリー（ジョン・ポルソン）の協力を得てナイアをアンブローズの元へ送り込むことに成功したハントだが、使命遂行と恋心の間で思い悩む。
さて、アンブローズは殺人ウィルスをネロルヴィッチ博士に開発させた張本人である巨大製薬会社“バイサイト”の社長マックロイ（ブレンダン・グリーソン）に会う。
ウィルスの情報を収録したデジタルディスクをひそかに盗み出したナイアだが、ほどなくアンブローズは彼女の裏切りに気づいた。
いっぽうハントはアンブローズがまだベレロフォンしか手に入れていないことを知り、悪の根源であるキメラを破壊すべくバイサイトに潜入。
この計画を知ったアンブローズはハントを待ち受け、ナイアを人質にしてキメラを奪おうとするが、ナイアはハントを救うためとっさに自分自身にキメラを注射してしまう。
ナイアのこの機転で脱出に成功したハントだが、彼女の命はあと30時間。彼女が死ねば、世界中に殺人ウィルスが蔓延することになる。
かくしてハントはナイアと世界を救うべく、アンブローズと死闘を繰り広げてみごと彼を倒し、使命を果たすのだった。
ミッション・インポッシブルシリーズ第２作。
トム・クルーズとヒロインが熱く視線を絡ませるカーチェイスやクライマックスのアクロバティックで華麗なトム・クルーズがバイクで超人的なテクニックで乗りこなして華麗な銃撃戦を披露するガンアクションや側転しながら回し蹴りしたり怒涛の連続蹴りを見せる格闘アクションが見どころです。
イーサンとナイアと敵アンブローズの三角関係や愛するナイアをアンブローズの下に送り込まなければならないイーサンの苦悩やイーサンのために命懸けで尽くすナイアの一途さなどのロマンチックな要素もあり、ロマンチックなスパイアクション映画として楽しめ面白いです。
