Il terzo capitolo della saga che ha come protagonista Ethan Hunt (Tom Cruise) porta la squadra del IMF – Impossible Mission Force nel cuore della Città del Vaticano, dove un terrorista sta per completare la vendita di una misteriosa arma. Per introdursi alle porte del piccolo Stato al centro di Roma Ethan e il suo complice creano un ingorgo nel traffico, inscenando un diverbio proprio lungo le mura di viale Vaticano. Ma quando l’agente riesce a eludere le telecamere di sorveglianza e scavalca il muro di cinta, quello che si vede dall’altro lato è in realtà la facciata della Reggia di Caserta. Gli interni del palazzo sono stati utilizzati anche per il ricevimento in Vaticano a cui Maggie Q riesce ad introdursi senza invito attraverso un ingresso che tuttavia si trova in via della Pilotta, nel rione Trevi di Roma.

Le scene iniziali in cui gli agenti cercano di salvare una collega rapita sono state girate a Berlino; quelle spettacolari in notturna sui grattacieli di Shangai sono girate a Los Angeles; infine il salvataggio di Julia, la moglie di Ethan, avviene nella vecchia città di Xitang, in Cina.