Nhiệm Vụ Bất Khả Thi 2 kể về Đặc vụ IMF Ethan Hunt (Tom Cruise) được cử đi làm nhiệm vụ truy xuất và phá hủy nguồn cung cấp một căn bệnh di truyền có tên là Chimera. Nhiệm vụ của anh ta không thể thực hiện được vì anh ta không phải là người duy nhất theo đuổi các mẫu bệnh. Anh ta cũng phải cạnh tranh với một băng nhóm khủng bố quốc tế, đứng đầu là một cựu Đặc vụ IMF lừa đảo, người đã tìm cách đánh cắp phương thuốc chữa bệnh có tên Bellerophon, và giờ cần Chimera để hoàn thành kế hoạch lớn của chúng là lây nhiễm toàn thế giới. Để thâm nhập và xác định vị trí của nhóm khủng bố, anh nhờ đến sự giúp đỡ của tên trộm quốc tế Nyah Hall (Thandie Newton), người mà anh nhanh chóng nảy sinh tình cảm. Thời gian không còn nhiều để Đặc vụ Hunt tìm và tiêu diệt Chimera trước khi bọn khủng bố nhúng tay vào,