Hace quince años, Andrei, bajo la tutela de su padre, el coronel Rodin, fue entrenado en una escuela secreta, donde los agentes eran preparados siendo adolescentes. Cuando el proyecto piloto fue cerrado, Andrei, se quedó en Europa y trató de olvidar su pasado.

El agente Ethan Hunt, acusado de un atentado terrorista con bombas contra el Kremlin, es desautorizado junto con toda la organización, al poner en marcha el presidente el llamado 'Protocolo fantasma'. Abandonado a su suerte y sin recursos, el objetivo de Ethan es rehabilitar el buen nombre de su agencia e impedir un nuevo ataque. Pero emprende esta misión con un equipo formado por fugitivos, cuyos motivos personales no conoce bien.

Se supone que la guerra en los Balcanes ha terminado, pero la batalla por la supervivencia apenas ha comenzado. Tras ser tiroteado durante una misión de reconocimiento en Bosnia, el piloto americano Chris Burnett (Owen Wilson) tendrá que luchar por sobrevivir y escapar de las tropas serbias. Con el tiempo en su contra, el jefe de Burnett (Gene Hackman) prepara una arriesgada misión de rescate -en contra de las directivas de la OTAN- para salvarlo.