大洋深處，一艘俄羅斯潛水艇正在執行常規任務，但是突發意外導致潛艇爆炸，全體機組人員無一倖免。而這個謎一樣的事故，還隱藏著一個足以顛覆世界的大祕密。此後不久，特工伊森·亨特（湯姆·克魯斯 Tom Cruise 飾）接到任務，要去尋找兩把造型獨特的鑰匙。鑰匙組合在一起後能夠 控制不斷進化並擁有獨立思考能力的人工智慧，從而可幫助政治家實現稱霸世界的野心。不願被政治家利用的伊森找到好搭檔盧瑟·斯蒂克爾（文·瑞姆斯 Ving Rhames 飾）、班吉·鄧（西蒙·佩吉 Simon Pegg 飾）恩和伊爾莎·浮士德（麗貝卡·弗格森 Rebecca Ferguson 飾），開始試圖找到並摧毀鑰匙，這也意味著他們將與全世界爲敵。
而在行動過程中，性感女賊格蕾絲（海莉·阿特維爾 Hayley Atwell 飾）無意捲入其中，使這場危險遊戲變得愈加撲朔迷離……