Sydney Bristow travaille comme espionne pour une branche secrète de la CIA, appelée SD-6. C'est du moins ce qu'elle croit, jusqu'au jour où le chef de son unité, Arvin Sloane, fait assassiner son fiancé, après qu'elle lui a avoué sa double vie. Elle se rend alors à la vraie CIA et devient agent double, pour détruire cette organisation terroriste. Aux côtés de son père et de son agent de liaison, Michael Vaughn, elle combat le SD-6 et Arvin Sloane dans sa quête des artefacts de Rambaldi...