作戦はこうだった。変装をしたイーサンと、サラ・デイビス(クリスティン・スコット・トーマス)が大使館のパーティに潜り込み、カメラを設置。ハッカーのジャック・ハーモン（エミリオ・エステベス）がそれをサポートし、監視役のハンナ・ウィリアムズ（インゲボルカ・ダプクナイテ）がアシストするのだった。そして、作戦が終了した後、イーサンらはジムの若き妻クレア（エマニュエル・ベアール）の車で逃走するのだ。

作戦は着々と遂行していった。ゴリツィンの犯行もカメラに収め、誰もが成功を確信した時、予想外のトラブルに見舞われたのだった。エレベーター内で警備システムらを操作していたジャックが、何かの異変を訴えたのだった。

イーサンらが乗って逃走するはずのエレベータのドアが開かず、焦りを見せる部員達に、ジャックの悲痛な叫び声が聞こえたのだった。エレベーターの誤動作で彼が挟まれ、死んでしまったのだ。

そして、ゴリツィンが予想外の動きをするのだった。

「作戦が読まれている！」

ジムは、直ちに作戦の中止を命令したのだが、敵にファイルが渡ると何千という諜報員の命が危険にさらされる事を危惧したイーサンは、ジムの命令を無視してゴリツィンを追ったのだった。

すると、銃声が聞こえ映像にジムの血まみれの手が写ったのだった。

そして、ハンナがクレアの待つ車に乗った瞬間に車が爆発、サラとゴリツィンまでもが刺殺されＮＯＣは、何者かに奪われてしまったのだった。

ただ一人現場を逃れたイーサンは、公衆電話からCIA本部のユージーン・キトリッジ（ヘンリー・ツァーニー）に連絡を取った。「敵に作戦が読まれていた、チームは全滅だと。」

キトリッジとコンタクトを取ったイーサンは、そこで驚くべき本部の意向を聞かされた。

−今回の任務は、2年ほど前から内部の情報が敵に漏れており、敵と内通している二重スパイを暴くためのものだった。ゴリツィンは単なる囮であり、二重スパイを探し出す事が真の目的だったのだと。

そして、身に覚えのない大金がイーサンの口座に振り込まれていた事をキトリッジに示され、二重スパイ容疑をかけられたのだった。

その場を逃れたイーサンは、本物の裏切り者を探し出す決意をするのだった。仲間を壊滅させ、自分に汚名を着せた犯人を。作戦が無事終了した時に落ち合うはずだった秘密のアジトに戻ったイーサンは、キトリッジが漏らした、「裏切り者「ヨブ」が武器商人マックスと取引をしている」という言葉を頼りに、捜索を始めるのだった。その時、驚くべき事に死んだはずのクレアが現れたのだった。