En su momento, la cinta se convirtió en la más taquillera de la saga, logrando acumular poco más de 690 millones de dólares a nivel mundial. Luego sería superada por la secuela, Misión Imposible: Repercusión (2018)
Tom Cruise realizo la secuencia, sin ayuda de doble de riesgo, cuando su personaje, Ethan Hunt, escala el exterior de la torre Burj Khalifa, la más alta del mundo. Cruise estuvo sujeto a un alambre a una altura de 518 metros aproximadamente.
Marca el debut, en cine de ficción, del director y especialista en aminación Brad Bird, responsable de cintas animadas como El gigante de hierro (1999), Los increíbles (2004) y Ratatouille (2007)
Para Jeremy Renner, fue un logro importante trabajar con Tom Cruise, un actor del que era gran admirador. Pero antes de Renner, en el papel de Brandt, los actores Anthony Mackie, Kevin Zegers, Chris Pine y Tom Hardy estuvieron considerados.
Se filmo de octubre de 2010 a marzo de 2011, en locaciones de Praga, Mumbai, Budapest, Moscú, Vancouver y Dubai.