Keri Russell va jouer dans Mission : impossible 3 pour le compte de Paramount Pictures. Elle y retrouvera ainsi le réalisateur J.J. Abrams qui la dirigea dans la série TV Felicity. Elle tiendra le rôle d'une apprenti agent conseillé par Ethan Hunt, interprété de nouveau par Tom Cruise, dans ce troisième volet dont le tournage commence fin juillet en Italie. Le rôle avait été attribué l'an dernier à Scarlett Johansson avant que le film ne soit reporté. Ving Rhames reprend du service tandis que l'on compte également au casting Michelle Monaghan, Jonathan Rhys-Meyers et Philip Seymour Hoffman.