Nhiệm Vụ Bất Khả Thi 2 Ethan Hunt (Tom Cruise) được giao nhiệm vụ ngăn chặn Sean Ambrose (Dougray Scott), một tên trộm quốc tế và là người yêu cũ của Nyah Nordoff-Hall (Thandie Newton), đánh cắp một loại virus chết người có tên là Chimera. Ambrose dự định bán Chimera cho những kẻ khủng bố cao nhất giá, và Ethan phải ngăn chặn hắn trước khi hắn thực hiện âm mưu hủy diệt toàn cầu.
