故事根据1973年的同名科幻电影改编。在遥远的未来，一座巨型高科技成人乐园建成，其中有西部世界，罗马世界，中世纪世界三大主题版块的机器人世界，它提供给游客杀戮与性欲的满足。这座巨大机械乐园的后台监控渐渐失去了对机器人的控制，游客被机器人杀死，所有想逃离者都被锁定。该剧的主题是：「人工智能获得自主意识」以及「未来世界的罪孽」。

简驾车时出了车祸，伤愈后发现失去的记忆开始恢复，这对患失忆症的她来说真是意外。在私家侦探的帮助下她了解到：自己曾是联邦调查局的特工。受反恐怖组织头目伯吉斯的委派，去对付恐怖分子迪达。但她不知道，警匪两家正串通一气制造大案，为的是让政府意识到反恐怖组织的重要性，增加财政拨款，她自己只是这肮脏交易中的一个牺牲品。但现在，谁都以为早已不在人世的她再次出现，这引起伯吉斯的极大恐慌。了解了自己的过去，简也清楚目前的处境，但此刻的她已不是温文尔雅的女教师，做特工时练就的一身绝技要派上用场了，目标是当年的上司和整个犯罪集团。

杰森（Michael Angarano 饰）是一个疯狂迷恋港台功夫片的美国少年，然而现实中的他却饱受坏孩子的欺负，不敢反抗。偶然机会，节森从某中国古董店得到一根如意金箍棒，借着金箍棒的力量，他竟然回到了几千年前的中国。 此时，邪恶的玉疆战神（邹兆龙 饰）凭借降伏齐天大圣孙悟空（李连杰 饰）的威名篡夺天界，靠武力鱼肉百姓，民不聊生。杰森先后邂逅了嗜酒的游侠鲁彦（成龙 饰）、沉默寡言的默僧（李连杰 饰）以及轻盈美丽的金燕子（刘亦菲 饰）。他们为解救被困的齐天大圣朝着天界进发……

影片改编自六七十年代的同名电视连续剧。中情局向以吉姆为首的特工小组发来指令，一名特工人员已经叛国，将在布拉格的领事馆窃取中情局在东欧潜伏的特工名单，一旦落入坏人手中，后果将不堪设想。他们奉命获取该特工窃取情报的证据，并将其与买家逮捕。很快，在吉姆的策划下，一线主力伊森亨特和其他几名成员全部到位，不过当计划进行到一半时，情况突然急转直下，包括吉姆在内的小组成员相继殒命，情报失踪，只有伊森一人生还。精神几乎崩溃的伊森与上司见面，却因幸免遇难和帐户上突然多出的12万美元被指认为叛徒，原来失窃的是假情报，行动的真正目的是为了查出内奸。突出重围的伊森决定查出叛徒，而此时，同样侥幸生还的吉姆的妻子克莱尔与伊森重逢。 同买家麦克斯取得联系后，伊森承诺自己能够弄到特工名单，条件除了1000万美元外，还要其交出内奸。伊森找到中情局的两名停职特工，一行四人潜入兰利总部，成功窃取情报。赶到伦敦的伊森突然邂逅吉姆，在吉姆的谎言下，伊森逐渐理清脉络，吉姆和克莱尔应该是幕后真凶。不久，伊森、麦克斯、吉姆和中情局齐聚交易情报的火车，展开殊死搏斗。一番惊心动魄的交锋过后，伊森终于铲除内奸，重新回到特工行列。

超级病毒“金美拉”和抗生素在运送途中，被恐怖组织头目Sean Ambrose（ Dougray Scott 饰）盗走，Ethan Hunt（Tom Cruise 饰）率领他的IMF小组接受中情局的任务，找回病毒。 这次，Ethan Hunt找到了女飞贼Nyah Nordoff-Hall（Thandie Newton 饰）搭档，后者是Sean Ambrose的前女友。Ethan Hunt在获取Nyah信任的同时，二人也暗生情愫。 但是，为了完成任务，Ethan Hunt不得不安排Nyah回到Sean Ambrose身边卧底。 Nyah终于打探出病毒所在的药厂，接获情报的Ethan Hunt前往药厂准备销毁病毒；另一边，Sean Ambrose已经察觉出了Nyah回到自己身边的真正目的，组织人马在药厂等待Ethan Hunt自投罗网。 激烈的搏斗中，Nyah为了帮助Ethan Hunt完成任务，将病毒注入了自己体内，只有在20个小时之内将抗生素注入Nyah体内，才能挽救她的性命，Ethan Hunt又将面临不可能的任务。