捜査官ハンナウェイ (ジョシュ・ホロウェイ) は任務中に殺害され、核機密文書は女性殺人者モラン (レア・セドゥ) によって傍受された。文書を取り戻すため、ベンジー捜査官（サイモン・ペッグ）とジェーン捜査官（ポーラ・パットン）はロシアの刑務所からイーサン・ハント（トム・クルーズ）を救出した。彼らが引き受けたゴースト・プロトコルの任務は、クレムリンから核軍事暗号を盗むことであった。しかし、標的に近づいてみると、テロリストのヘンドリックス（ミヒャエル・ニクヴィスト）が先に到着し、核軍法を盗んでいたことが判明した。爆発の最中、ハンターは病院に閉じ込められ、ロシアの工作員に追われていたが、幸いなことに機敏でその場を救った。しかし、ハンターの上司も混乱の中で殺され、助手のブランド（ジェレミー・レナー）とハンターだけが命を取り留め、加えてベンジーとジェーンの4人はドバイからインドまで最後の努力を開始することを余儀なくされた。 、彼らは生と死を戦い抜き、テロリストと知恵と勇気を戦った...