Практически все трюки и боевые сцены в фильме были выполнены самим Томом Крузом. Актёр отказался от участия дублёров.

Саймон Пегг и Том Круз выполняли самостоятельно все свои трюки во время вождения.

За время съемок Том Круз шесть раз получал различные травмы.

Том Круз сам сыграл в сцене, где его герой с внешней стороны хватается за дверь взлетающего самолета и поднимается в воздух вместе с ним. В этой сцене не использовалась компьютерная графика. Актера снимала камера, установленная на левом крыле самолета. Для защиты глаз актера от попадания мелких частиц были сделаны специальные линзы. Чтобы снять эту сцену, понадобилось восемь дублей, при этом самолет поднимался на высоту около 1.5 км.

Подзаголовок фильма («Rogue Nation» — «Племя изгоев») стал причиной небольшого конфликта между студией Paramount и студией Disney, которая в то же время анонсировала фильм «Звёздные войны: Изгой» (2016) («Star Wars Anthology: Rogue One»). В результате студии пришли к соглашению, что Disney не будет рекламировать свой фильм до тех пор, пока не выйдет фильм Paramount.

Пола Пэттон и Мэгги Кью должны были сыграть свои роли из «Миссия невыполнима: Протокол Фантом» (2011) и «Миссия: невыполнима 3» (2006), но обе актрисы покинули проект из-за несогласованности рабочих графиков.

Первым актером, чья кандидатура рассматривалась на роль злодея, был Бенедикт Камбербэтч.

Первоначально продюсеры хотели, чтобы режиссером фильма стал Брэд Бёрд, но он отказался, решив заняться режиссурой фильма «Земля будущего» (2015). В итоге, по просьбе Тома Круза, продюсеры пригласили на это место Кристофера МакКуорри.

Создатели фильма хотели отдать главную женскую роль Джессике Честейн, но она отказалась, потому что ее не устраивала перспектива потратить около 6 месяцев на подготовку. Это уже второй раз, когда Честейн отказалась сниматься в фильме с Томом Крузом. В первый раз она отказалась играть в фильме «Обливион» (2013).

Том Круз должен был сыграть роль Наполеона Соло в фильме «Агенты А.Н.К.Л.» (2015), но в итоге сделал выбор в пользу фильма «Миссия невыполнима: Племя изгоев» (2015).

Ребекка Фергюсон внешне похожа на шведскую актрису Ингрид Бергман. Персонажа Фергюсон в этом фильме зовут Ильза Фауст – это отсылка к персонажу Бергман, Ильзе Лунд, из фильма «Касабланка» (1942).

Для съемок подводных сцен использовалась камера Arri Alexa 65 6.5K.

Самолет А400, который был использован в фильме, был построен в Севилье (Испания) и перевезен в Великобританию специально для съемок. Любопытно, что актер, сыгравший пилота этого самолета, Матео Руфино, также родом из этого города.

После более чем месяца съёмок в Австрии и Марокко, 28 сентября съёмочная группа перебралась в Лондон. 7 октября был замечен трейлер, перевозящий поврежденный BMW M3 из мест съёмок в Марокко. 10 октября Круз и его каскадёр Вэйд Иствуд были замечены во время съёмок некоторых сцен в Монако. Съёмки сцены борьбы Итана Ханта с летящим Airbus A400M состоялись на базе ВВС «Wittering» в графстве Кембриджшир. 9 ноября съёмки начались в Саутгемптоне. 2 декабря 2014 года Круз был чуть не сбит двухэтажным автобусом во время съёмок сцен в Лондоне. Но тот проехал мимо, и никто не пострадал. Согласно подтверждению режиссёра, съёмки завершились 12 марта 2015 года.

В ранних версиях сценария, в предыдущей части франшизы, Миссия невыполнима: Протокол Фантом, Итан Хант (Том Круз) должен был отойти от полевой работы и возглавить отряд «Миссия невыполнима». Кристофер МакКуорри, приглашённый для правок сценария, убрал этот поворот из фильма. Поэтому в Племени изгоев главным персонажем является Итан Хант, а на место руководителя отряда приходит персонаж, сыгранный Алеком Болдуином.

Во время сцены погони на мотоциклах, когда Итан и Бенджи находятся в машине, но до того, как Итан спрашивает про ремень безопасности, в предыдущих кадрах ремень Беджи то пристегнут, то нет.

В начале фильма события развиваются в Минске. Итан Хант преследует военный самолет и затем висит на его двери, когда тот взлетает. Когда самолет набирает высоту, можно заметить дорогу вдалеке, и по движению машин становится понятно, что там левостороннее движение. В Белоруссии движение правостороннее.

Итан Хант обращается к канцлеру Австрии как к главе государства. На самом деле канцлер является главой правительства, а главой государства в Австрии является президент.

Когда Итан отвечает на звонок Лэйна, он правильно использует телефон, однако во время их разговора можно заметить, что он держит телефон вверх ногами. Это видно по динамику, у этой модели телефона (Lumia 930) он расположен на нижней части задней панели.

В финальной сцене, когда Лэйн находится в стеклянном кубе, после выстрелов по стеклу не видно ни пуль, ни гильз от них. Кроме того на стекле то видны трещины, то нет.

Приблизительно на 48-й минуте фильма, когда Лютер находится на крыше, видно, что хвостовой винт вертолета не вращается, хотя вертолет в этот момент взлетает.

Когда BMW летит через ворота, можно заметить, что они открываются еще до того, как машина врезается в них.

В начале фильма, когда Итан пытается расстегнуть наручники, то не может дотянуться ключом до замка. Вполне можно было бы не тянуться вокруг трубы, а просто занести руки назад за трубу и спокойно расстегнуть наручники.

Главный злодей фильма, будучи заперт в кубе из пуленепробиваемого стекла, пытается расстрелять стекло из пистолета. В реальной жизни в таком тесном пространстве он был бы ранен рикошетом.