El primer corte del director John Woo de esta película llegó a las tres horas y media. Paramount Pictures se resistió a esta longitud y le dijo que la duración final no podía exceder las dos horas. Esto explicaría por qué hay tantos agujeros en la trama y errores de continuidad en el corte teatral.
La entonces esposa de Tom Cruise, Nicole Kidman, sugirió a Thandie Newton como el interés amoroso de Ethan Hunt. Fue elegida antes de que se escribiera el guión.
La famosa secuencia de escalada fue filmada en Dead Horse Point en Utah. Tom Cruise estaba en cables que luego fueron retirados digitalmente. Ron Kauk fue el doble de escalada y el truco de voladizo fue realizado por el doble de dobles principal, Keith Campbell. El director John Woo estaba tan asustado cada vez pero "Tom insistió en hacerlo".
Esta fue la película más taquillera del año 2000.
Mientras filmaban en Sydney, los periódicos australianos informaron falsamente que Tom Cruise estaba actuando como una diva enviando una nota a los extras y actores que decía que no lo miraran a los ojos. Esto fue incorrecto. Los actores en la secuencia de la pista del caballo recibieron instrucciones de no mirar ni hacer contacto visual con Cruise durante la filmación, porque en varias tomas, los extras lo miraban directamente y señalaban, destruyendo la escena.