Ein Verräter aus den Reihen der CIA ist im Besitz von einer Hälfte der Non-Official-Cover-Liste (abgekürzt NOC-Liste), die die Decknamen sämtlicher verdeckter CIA-Agenten in Osteuropa enthält. Doch zum Lesen braucht er die zweite Hälfte der Liste mit den echten Namen der Agenten. Diese will er aus der amerikanischen Botschaft in Prag stehlen. Die Agenten der Spezial-Einheit IMF (Impossible Missions Force) haben den Auftrag, diesen Coup zu dokumentieren und die Hintermänner festzunehmen. Doch der Einsatz um den Agenten Ethan Hunt geht schief. Scheinbar alle Agenten außer Hunt kommen ums Leben, darunter auch der Team-Chef Jim Phelps.
Als Hunt, am Boden zerstört, Kontakt zu CIA-Offizier Kittridge aufnimmt, erfährt er, dass die gesamte Aktion nur zur Maulwurfsfindung innerhalb der CIA diente und der Computer keine wertvollen Daten enthielt. Der Verdacht fällt auf den einzigen Überlebenden: Hunt. Dieser flieht daraufhin.
Am Treffpunkt seiner ehemaligen Einheit trifft er auf seine tot geglaubte Kollegin Claire. Hunt sieht seine einzige Chance, an den echten Maulwurf zu kommen, darin, Kontakt zur Waffenhändlerin Max aufzunehmen. Ihr bietet er die echte NOC-Liste im Tausch gegen zehn Millionen Dollar und den Namen des Verräters an. Mit dem Besitz der NOC-Liste will Hunt den Maulwurf aus dem Hintergrund locken, da dieser versuchen wird, die Liste an sich zu nehmen. Die echte NOC-Liste befindet sich gut geschützt auf einem Computer im CIA-Hauptquartier in Langley, Virginia. Zusammen mit Claire und den beiden Ex-Agenten Luther und Krieger plant Hunt den Coup.
Computerexperte Luther löst im CIA-Hauptquartier einen Feueralarm aus und ermöglicht seinen Kollegen den Eintritt ins Gebäude, verkleidet als Feuerwehrmänner. Während Krieger und Hunt sich durch einen Lüftungsschacht dem hochgesicherten Raum mit dem Computer nähern, schafft es Claire, dem im Raum arbeitenden CIA-Agenten Brechmittel in den Kaffee zu spritzen und ihn so von seinem Arbeitsplatz fernzuhalten. Nach einigen Komplikationen gelingt es Hunt, die Liste auf einen Datenträger (MOD) zu sichern und sein Team kann das Gebäude unbemerkt wieder verlassen. Durch eine Unvorsichtigkeit Kriegers erfährt jedoch CIA-Offizier Kittridge von dem Coup und lässt Verwandte von Hunt verhaften, um ihn unter Druck zu setzen.
In London versteckt sich Hunt mit seiner Gruppe in einer konspirativen Wohnung der CIA. Krieger streitet sich mit Hunt um die Disk, angeblich weil er sicher sein will, nicht betrogen zu werden, wird aber von Hunt überlistet. Als im Fernsehen die Verhaftung von Hunts Verwandten übertragen wird, ruft er Kittridge in den USA an und lässt indirekt durchblicken, dass er sich in London aufhält. Hunt trifft direkt anschließend auf den tot geglaubten Jim Phelps, der Kittridge als den Maulwurf bezeichnet. Während des Gespräches erhärtet sich aber Hunts Verdacht, dass es sich bei dem Maulwurf um Phelps handelt, allerdings teilt er diesen Verdacht diesem nicht mit.
Die Übergabe der Liste an Max soll im Hochgeschwindigkeitszug TGV nach Paris stattfinden, wo Max die Daten sofort über ein Notebook an einen sicheren Ort senden will. Während Luther Max' Versuch stört, die NOC-Liste zu übertragen, und Kittridge mit seinen Männern den Zug durchsucht, überzeugt sich Hunt unter einer Maske davon, dass Claire mit ihrem Mann Jim Phelps, dem Maulwurf, gemeinsame Sache macht. Jim Phelps stößt dazu und mit Hilfe einer Minikamera kann Hunt CIA-Offizier Kittridge davon überzeugen, dass Phelps der gesuchte Maulwurf war. Der darüber aufgebrachte Phelps will die Sache beenden. Claire will jedoch nicht, dass Hunt getötet wird, weshalb ihr Mann sie schließlich erschießt und flüchtet.
Krieger, der eigentlich Hunts Gruppe per Helikopter vom Dach abholen sollte, entpuppt sich endgültig als Partner des Maulwurfs, der schon in Prag für den Tod eines Teammitglieds verantwortlich war. Hunt kann jedoch schließlich im Showdown im Tunnel unter dem Ärmelkanal den Helikopter mit seinen beiden Gegnern sprengen. Auch Max wird dingfest gemacht. Hunt und Luther sind rehabilitiert. In der Schlussszene wird angedeutet, dass auf Hunt schon der nächste Auftrag wartet...
Quelle: WikiPedia DE