秘密特工伊森（汤姆克鲁斯 Tom Cruise 饰）隐藏了真实身份，预备和女友安心生活。这时，他突然接到了下级的电话。超市讨论时，同寅向他转达了新的使命敕令。使命中，他和黑人老搭档以及两位女将林赛（凯丽拉塞尔 Keri Russell 饰）和珍（李美琪Maggie Q 饰）并肩作战，在攻入某大厦寻觅一个名叫“兔子腿”的证物时，不幸中了匿伏，结果林赛就地阵亡。由于被控失职，汤姆身心背负了庞大的痛苦，在跟下属闹翻以后，他执着地追查着这起变乱的起因，却在死者遗留的秘密视频中发明了一个惊天大秘密。为了给死者报仇，让罪魁祸首伏诛，汤姆踏上了去往上海寻觅环节证据的阴险旅途，结果却落入了犯罪团伙首领欧文（菲利普塞默霍夫曼 Philip Seymour Hoffman 饰）的骗局，甚至女友也成了人质……