《碟中谍3》的动作场面远远多于前两部,而最大的难点在于如何把动作场面和剧情场面有机地结合,这也是动作导演维克·阿姆斯特朗和艾伯拉姆斯的目标。这部电影的动作设计追求一种平衡,基调是西式的,但也加入一些东方式动作。奔跑、赛车、枪战、搏击,美式动作片中常规模式一个样也不缺。《碟中谍3》的镜头几乎全部采取了手提摄像和多机位方式。后期剪辑也做得非常漂亮,不断刺激神经的桥段:过海大桥被巡航导弹炸出黑洞、汤姆·克鲁斯从数十米高的梵蒂冈教会城墙垂直坠下,离地面不到十厘米的地方被背上的绳子吊牢、在汽车高速行驶的过程中打开车门伸出身体点射追车轮胎等等,其中最出色的是汤姆·克鲁斯从上海中银下跳一段。