《碟中谍4》特工汉纳威（乔什·哈洛威JoshHolloway饰）执行任务时遇害，核神秘文件被女杀手莫伦（蕾雅·赛杜LéaSeydoux饰）截获。为了找回文件，特工班吉（西蒙·佩吉SimonPegg饰）和特工简（宝拉·巴顿PaulaPatton饰）从俄罗斯监狱救出了伊桑·亨特（汤姆·克鲁斯TomCruise饰）。他们接受的幽灵协议任务便是从克林姆林宫盗取核军事暗号。然而，当他们接近目标时，却发现被恐怖分子亨德里克斯（迈克尔·恩奎斯特MichaelNyqvist饰）捷足先登，抢走了核军事暗号。在爆炸中，亨特受困病院，遭俄特工的追捕，幸好他身手矫捷，才逢凶化吉。不过，亨特的上司也在混乱中丧生，只剩下其助手布兰德（杰瑞米·雷纳JeremyRenner饰）与亨特垂死挣扎，加上班吉和简，逼上绝境的四人开始了最后一搏，从迪拜到印度，他们出生入死，与恐怖分子斗智斗勇……