Bilim adamları tarafından üretilen "Chimera" isimli bir virüs, eski bir IMF ajanı olan Sean Ambrose tarafından ele geçirilmeye çalışılmaktadır. Amacı, virüsün piyasadaki paha biçilmezliğini kullanarak para kazanmaktır. Ethan Hunt'ın görevi, Ambrose'yi durdurmak ve yakalamaktır. Bunun sonucunda Hunt kendisini Roma'dan Şanghay'a kadar uzanan bir maceranın içinde bulur.

1996 yılında yayınlanan ilk filmden 4 yıl sonra çekilen Mission: Impossible 2'nin yönetmen koltuğunda bu sefer John Woo oturuyor.