L'actrice Lindsay Lohan, qu'on verra au mois de juin dans Herbie : Fully Loaded, a affirmé à une radio de Los Angeles qu'elle avait rencontré le réalisateur de Mission : Impossible 3, J.J. Abrams, pour discuter de son rôle.
Lohan, qui dit apprécier les séries télévisées Lost et Alias, réalisées par Abrams, affirme aussi avoir débuté un entraînement sérieux pour le tournage du film. Elle partargera la vedette avec Tom Cruise, qui était aussi des deux premiers films.
Les studios Paramount souhaitent sortir le film pendant l'été 2006.
Brian de Palma a réalisé le premier film de la série en 1996, et John Woo a réalisé la suite en 2000.