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  不可能任務情報局特務崔佛·漢納威在布達佩斯從敵方手中搶走俄羅斯核密碼後,卻遭刺客莎賓·莫露槍殺,剛到手的檔案也被她搶走。幾天後,漢納威的領隊特務珍·卡特和晉升為特工的班吉·鄧恩,潛入莫斯科蘭卡監獄將於裡面服刑的伊森·韓特解救出來,隨後全體前往克里姆林宮奉命靠滲透取得一名代號「鈷藍」(英語:"Cobalt")的罪犯資料。伊森與班吉潛入克里姆林宮的機密檔案庫,卻發現關於鈷藍的資料空空如也。與此同時,鈷藍本人搶先拿走核手提箱後引來守衛,迫使伊森等人取消行動撤離。伊森從地下通道逃出去後,親眼目睹克里姆林宮發生爆炸,他自身也被爆炸波及後送往醫院。  俄國政府指派對外情報局特務安納託利·西多羅夫接辦此案,其確信伊森是爆炸案首腦。伊森僥倖逃出醫院被IMF部長和其分析師威廉·布蘭特接上車會合,得知這次襲擊將美俄關係逼向危機,整個IMF實施「鬼影行動」(英語:Ghost Protocol):否認整個組織存在直到危機結束。伊森靠布蘭特的情報識出鈷藍的真正身份為俄國核戰略師柯特·漢卓克斯,其為了掩蓋行蹤並拖延核密碼修改時間才安排爆炸。部長將任務情報的隨身碟交給伊森後,汽車轉眼間就遭到西多羅夫的警隊攻擊,部長直接頭部中槍喪命,伊森與布蘭特跟著汽車落入河中而僥倖脫逃,跑到火車廂藏身處跟班吉和珍會合。眾人讀取資料得知漢卓克斯企圖製造美俄兩國之間的核戰爭,並因為幽靈協議限制而只好孤軍奮戰,準備前往迪拜哈里發塔攔截漢卓克斯與莫露交易核密碼檔案。  眾人到達哈里發塔後開始對調兩方見面的房間,但由於酒店擁有軍用等級的防火牆,伊森被迫冒險攀爬外牆到130層的控制室連線系統。然而,漢卓克斯指派其心腹莫瑞斯·威斯壯前來交易,隨同的包含負責鑑定密碼的密碼學家裡奧尼·萊森克,導致他們只能將真密碼獻上。安排就緒後,伊森與布蘭特偽裝成威斯壯與里奧尼去見莫露,而珍則偽裝成莫露接見威斯壯。布蘭特用特殊隱形眼鏡將原始檔案複製到珍手上的皮箱中,威斯壯隨即拿走密碼,順便殺死里奧尼滅口。布蘭特不慎暴露而讓莫露差點逃跑,珍將莫露抓回房間後,為了阻止她逃跑加上控制不住怒火與她發生搏鬥,最終卻失手將莫露踢出窗外墜亡。這時,西多羅夫靠追查和伊森一起越獄的線人追到迪拜,伊森擺脫他後在沙塵暴中全力追趕威斯壯,但威斯壯最後逃之夭夭,伊森還發現他其實是漢卓克斯本人帶易容面具偽裝。  由於唯一能撥亂反正的任務失敗,眾人開始起內鬨,而伊森發現身為普通分析師的布蘭特有著過於常人的身手。布蘭特便供述他曾經在克羅埃西亞受令保護伊森和其妻子茱莉亞,但因他的一時失誤而造成茱莉亞喪生,也間接導致伊森以復仇心切犯罪後進入莫斯科監獄服刑;對此極為自責的他才決定退出一線。伊森靠從莫斯科監獄一起救出的線人巴格丹的資訊得知,漢卓克斯將會透過一顆淘汰的蘇聯通訊衛星來發射核彈,而衛星剛好被印度電信企業家布里傑·納特買下。眾人馬上前往孟買進入納特的酒店,珍用美色去勾引納特逼其說出控制密碼,而班吉與布蘭特在通風管道中的系統控制室進行輸入。但他們還是晚一步,漢卓克斯早已在納特名下的電視臺指揮一架核潛艇,按下保險開關將一枚核彈直往美國發射。  伊森決定趁核彈擊中目標前奪下漢卓克斯的核手提箱來進行解除,漢卓克斯為了躲避伊森而獨自拎箱子逃跑,而珍、布蘭特與班吉跑進電視臺跟威斯壯展開對決,最後由班吉槍殺威斯壯。伊森追逐漢卓克斯追到一個自動停車場,在一場激烈的鬥爭後,窮途末路的漢卓克斯抱著箱子跳樓自盡,以確保核彈能擊中目標。伊森發現沒有時間跑下樓後,開動一輛汽車往下俯衝,即使嚴重摔傷、卻還是及時在班吉修好中繼站以及核彈即將擊中舊金山的一刻成功關閉彈頭。一路追到孟買的西多羅夫來到停車場後,以眼前的情況得知自己追錯人,並幫伊森叫救護車作為補償。  八星期後,IMF重新得到承認,伊森與老搭檔路德·史提奇爾在西雅圖見面,順便會合珍、班吉和布蘭特而為他們分派新任務。班吉與珍接受任務以外,布蘭特本打算拒絕,但伊森告訴他茱莉亞的死其實是在部長的同意下安排的假象,只是利用殺害綁架她的殺手來作為藉口潛入蘭卡監獄、接近他的線人巴格丹。瞭解事實的布蘭特對此釋懷,感謝伊森後接受新任務。後來,伊森在遠處望見用新身份生活的茱莉亞跟她的朋友逛街,兩人在遠處看到雙方相視一笑。離去後,伊森用手機收聽新任務的簡報,關於一個能夠篡改IMF無人機的神祕組織。

  本片有30分鐘左右的精彩畫面採用IMAX攝影機拍攝,於膠捲版本IMAX呈現完整1.44:1的畫面。  拍攝日期從2010年10月持續到2011年3月。拍攝地有迪拜、布拉格、莫斯科、孟買、班加羅爾和溫哥華。  電影中湯姆克魯斯從目前世界上最高的大樓——828米的哈里發塔跳下,這一幕並未使用替身。而是在他向上爬的過程中使用了多條鋼索,只不過在工業光魔製作的後期特效中把鋼索消除掉。  片中,大多數室內的場景是在位於溫哥華的加拿大電影公園(Canadian Motion Picture Park)拍攝的。電影開場的從莫斯科監獄脫逃的一幕是在布拉格附近的一所監獄拍的。  油電混合概念車——BMW未來效能動力車也出現在了片中,此款車也是之後BMW量產的插電式混合動力跑車i8的雛形。

  媒體綜評75分,其中《娛樂週刊》、《Salon.com》給出滿分,《基督教箴言報》、《滾石》雜誌、《今日美國》、《芝加哥太陽報》等9家媒體都給出80分以上的高分。爛番茄新鮮度高達94%(216人支援,僅15人反對);Yahoo方面影評人A-,觀眾評分A,IMDB得7.4。本片成為本系列中評分最高的影片。  代表性評價有:“年度最最刺激的動作影片,沒有之一!”,“毫無疑問的系列巔峰,不論是緊張感、刺激感還是巨集大性都是前三作所無法比擬的”,“從頭至尾一直保持著強烈的興奮感,而克魯斯貢獻了很久以來的最佳演技”,“動作設計登峰造極,情節編纂驚世駭俗,直叫人歎為觀止”,“劇情銜接滴水不漏,氣氛緊張至爆裂。而更厲害的是在如此環環相扣的劇情間,竟然還點綴有大量諧戲!”,“導演完成了不可能完成的任務,他為這個已經51歲高齡的系列注入了壯觀的能量”,“駭人的驚悚能量在排列有序的武打情節中有序流淌,甚至營造出一種動作的詩意”,“在沸騰的腦漿、神經與鮮血中,是平滑有序到令人難以置信的節奏”。

  影片美國首週末只在425家院線公映,卻收穫了1300萬美金的高票房,單館成績過3萬。其中300家IMAX院線貢獻出1100萬,平均單館成績高達36667美元,打敗《全面啟動》的36548元和《玩命關頭5》的32787美元。次週末的聖誕節檔期收穫2653萬名列第一。第三個週末收穫3125萬蟬聯冠軍。  在中國蟬聯三週票房冠軍,收穫6.7891億人民幣。  在韓國上映前4天有130萬人次觀看,首週末名列韓國票房榜第一位。12月30日到1月1日再次以1,013,668的週末人次奪得冠軍,累計5,386,797觀影人次。第三個週末人次為477,850,繼續蟬聯冠軍,累計6,243,795人次。  臺灣方面,最終全臺票房為新臺幣3.22億元,位居2011年全臺票房第六名。
《不可能的任務:鬼影行動》(英語:Mission: Impossible – Ghost Protocol)是一部於2011年上映的美國動作片,為2006年上映的電影《不可能的任務3》的續集,並且是《不可能的任務》系列電影的第四部作品。電影由著名動畫導演布拉德·伯德執導,為其執導的首部“真人”電影。本片依然由湯姆·克魯斯擔綱主演,其他參與演出的還有傑瑞米·雷納、賽門·佩吉和保娜·柏頓等人,於2011年12月16日在北美上映,同時推出IMAX版。