大洋深处，一艘俄罗斯潜水艇正在执行常规任务，但是突发意外导致潜艇爆炸，全体机组人员无一幸免。而这个谜一样的事故，还隐藏着一个足以颠覆世界的大秘密。此后不久，特工伊森·亨特（汤姆·克鲁斯 Tom Cruise 饰）接到任务，要去寻找两把造型独特的钥匙。钥匙组合在一起后能够 控制不断进化并拥有独立思考能力的人工智能，从而可帮助政治家实现称霸世界的野心。不愿被政治家利用的伊森找到好搭档卢瑟·斯蒂克尔（文·瑞姆斯 Ving Rhames 饰）、班吉·邓（西蒙·佩吉 Simon Pegg 饰）恩和伊尔莎·浮士德（丽贝卡·弗格森 Rebecca Ferguson 饰），开始试图找到并摧毁钥匙，这也意味着他们将与全世界为敌。
