Dopo aver scoperto una mutazione nel virus dell'influenza aviaria, la Cina lancia l'emergenza al Servizio Segreto Epidemiologico, ma quando la dottoressa Varnak giunge sul posto si accorge che potrebbe essere già troppo tardi. Il virus è trasmissibile da persona a persona, il panico cresce nella popolazione e sembra incontrollabile.

L'agente speciale Ethan Hunt è alle prese con una crisi internazionale di proporzioni gigantesche. Al fianco il genio dell'informatica Luther Stickell Ving Rhames e una bellissima ladra Thandie Newton nel cuore, Hunt attraversa l'Australia e la Spagna in una missione che sembra proprio essere impossibile: fermare un gruppo di terroristi tedeschi prima che riescano a mettere in atto il loro piano distruttivo: ossia il rilascio del virus "Chimera".