八年前，一个名为堡垒的独立全球间谍机构，被新兴的犯罪集团曼提柯尔所摧毁。精英特工梅森·凯恩（理查德·麦登 饰）和纳迪亚·辛格 （朴雅卡·乔普拉 饰）死里逃生，而他们的记忆也被抹去。八年后，梅森的前同事伯纳德·奥立克（斯坦利·图齐 饰）请求他帮忙阻止曼提柯尔建立新的世界秩序。

20年前罗拉（安吉丽娜•朱莉 饰）的父亲（乔恩•沃伊特 饰）挖掘古墓得到的一个箱子里收藏了一个神秘的钟。罗拉从父亲那里知道，这个钟与一个神秘组织有关。这个叫光明会的组织相信当他们找到这个古钟后，便有了把时间与空间打开的钥匙，一把三角形的金属钥匙。多年来该组织一直在苦苦寻觅。 光明会希望通过这把钥匙让他们的组织始祖复活。但首先要找到钥匙。而且时间紧迫，两天后将出现日全蚀。这个时候三角钥匙内在的力量便会达到最大。光明会不想错过这个大好机会。罗拉扛上了这个艰巨的任务，在重重困难中寻找拯救宇宙的三角钥匙。

中情局获得情报，得知他们的特工中出了一个叛徒，准备将中情局布置在东欧的特工名单出卖给外国特工组织。在特工头目吉姆（乔恩•沃伊特 Jon Voight 饰）的策划下，伊森（汤姆•克鲁斯 Tom Cruise 饰）所住的一组特工赶往了他们交易的地点。