克桑德（范•迪塞尔VinDiesel饰）是极限运动界的明星，但他离经叛道，总是以他的身手对社会上那些败类名流发出挑战，当地警方对他也经常无可奈何。特工头子奥古斯塔斯看上了克桑德，于是派人将他抓了回来，说服他前往捷克进行一项危险而艰巨的任务。捷克的地下犯罪组织头子尤里（马尔顿•索克斯MartonCsokas饰）正在进行一项疯狂的计划，他抓走了很多前苏联的科学家，利用他们研究一种威力无比的武器——毒气弹。他企图利用即将研制成功的武器引起世界大战，进而达到他统治世界的目的。克桑德以走私汽车贩子的身份前往捷克接近了尤里的组织，一场惊心动魄的行动展开了！俄罗斯恐怖组织 Anarchy 99 获得了一种生化武器“平安夜”，据推测该武器自苏联解体以来就失踪了。国家安全局卧底特工吉姆·麦格拉斯受命追回武器，但在德国战车音乐会上被 Anarchy 99 发现并杀死。美国国家安全局特工奥古斯塔斯·吉本斯建议派出与美国政府没有关系的人，例如极限运动专业人士桑德·“XXX”·凯奇，他因抗议加州参议员的行为而被联邦调查局通缉。吉本斯将凯奇拘留，凯奇随后通过了两次现场测试，在被告知唯一的其他选择是监狱后，他不情愿地接受了这份工作。凯奇在布拉格会见了美国国家安全局的支持团队，其中包括捷克特工米兰·索瓦，他的任务是监督凯奇，并在必要时将其驱逐出境。在侦察 Anarchy 99 政党时，凯奇认出索瓦是 Anarchy 99 领导人约吉 (Yorgi) 的警官，从而赢得了该组织的青睐。凯奇向约吉询问购买高端跑车的事宜，约吉的女友兼副官叶莲娜向凯奇提供了一个帐号。吉本斯打电话给凯奇询问计划的改变，但当凯奇向他们提供了追星的科利亚提供的信息时，吉本斯留下了深刻的印象。结果，吉本斯派出了技术专家托比·谢弗斯特工，他为凯奇提供了一把特殊的左轮手枪、可以透视墙壁的双筒望远镜以及伪装成绷带的炸药。当凯奇参加他与约吉达成的汽车交易时，索瓦试图调解。凯奇利用诡计左轮手枪和特效，假装杀死了索瓦。赢得约吉的信任后，凯奇加入 Anarchy 99。约吉在他的一家夜总会（Anarchy 99 的总部）举行舞会后，将凯奇带回城堡。凯奇在寻找生化武器时，发现叶莲娜正在调查约吉的秘密保险箱。他带她到附近的一家餐馆讨论此事，并透露了自己的真实身份。索瓦在电话中向约吉背叛了凯奇。愤怒的约吉派他信任的狙击手基里尔去杀死凯奇。在看着这对情侣时，爱上叶莲娜的基里尔警告她。当凯奇和叶莲娜打斗时，国家安全局突然出现抓住了凯奇，叶莲娜被带回无政府状态 99。凯奇会见了吉本斯，吉本斯要求凯奇返回美国，因为他的身份已经暴露，特种部队正计划围攻城堡。凯奇拒绝了，他担心叶莲娜的生命安全，并对索瓦故意暴露自己的身份感到不满。凯奇潜入约吉的城堡，并跟随他进入一个秘密的地下实验室。凯奇无意中听到约吉计划用一架名为亚哈的水上无人机发射“平安夜”；他首先在几名被困工人身上测试了武器，这让凯奇和叶莲娜感到非常恐惧。凯奇杀死科利亚后逃离该地区。在他的藏身处，他发现索瓦正在等他，现在和约吉在一起。在索瓦杀死凯奇之前，叶莲娜救了他，并透露自己是俄罗斯联邦安全局卧底特工被她的经纪人抛弃了。凯奇向国家安全局转达约吉的计划，以换取叶莲娜的庇护。凯奇不顾命令，将自己的车交给了谢弗斯，并让他在车上装载武器。凯奇在 Anarchy 99 通讯塔附近的滑雪板上从飞机上跳伞。他引发了一场雪崩，摧毁了塔楼，但被约尔吉抓获，约尔吉已经知道叶莲娜的身份。当约尔吉准备杀死他们时，特种部队发起了进攻。凯奇和叶莲娜释放了他们的束缚，但约吉在凯奇杀死亚哈之前释放了他。捷克军方准备通过空袭摧毁亚哈，尽管这会释放一些生化制剂。凯奇和叶莲娜开着他的车，现在已经被 Shavers 特工进行了大幅改装，沿着河边追赶亚哈。凯奇用鱼叉攻击无人机，越过它，在无人机爆炸前一刻禁用了武器。凯奇和叶莲娜被救出，吉本斯兑现了他的诺言。最后，当吉本斯联系凯奇向他提供另一项任务时， 凯奇和叶莲娜正在波拉波拉岛放松，但凯奇无视他。

俄美两国策划一起反恐行动，派出特种部队擒获了掌握核武器的哈萨克王国独裁者伊万•雷迪克将军（JurgenProchnow饰）。数周后的庆功宴上，曾为越战老兵的美国总统詹姆斯•马舍尔（哈里森•福特HarrisonFord饰）针对恐怖分子和独裁政权发表了强硬而精彩的演说。莫斯科之旅圆满结束，总统一家及其政要乘空军一号返回美国，同行的还有艾格（加里•奥德曼GaryOldman饰）带队的俄罗斯媒体工作人员。安全人员百密一疏，艾格的真实身份是效忠于雷迪克将军的恐怖分子。飞机起飞后，艾格和同伴们劫持飞机，绑架美国政要及总统家人，只有詹姆斯侥幸逃脱。恐怖分子要求俄美释放雷迪克将军，而藏身空军一号中的詹姆斯则和这群匪徒展开殊死决斗……美国和俄罗斯特种部队的联合行动抓获了拉狄克将军，他是哈萨克斯坦流氓新苏联政权的独裁者，该政权保留核武器并威胁发动战争。任务完成三周后，美国总统詹姆斯·马歇尔出席了在俄罗斯莫斯科举行的外交晚宴，期间他赞扬了这次行动，并坚称美国将不再与恐怖分子进行谈判。马歇尔和他的随行人员，包括他的妻子格蕾丝和女儿爱丽丝，以及他的几位内阁和顾问，准备乘坐空军一号回国。此外，新闻界人士也被邀请登上飞机，其中包括由叶戈尔·科尔舒诺夫（Egor Korshunov）领导的六名伪装成记者的拉德克忠诚者。飞机起飞后，特勤局特工吉布斯（一名内奸）让科尔舒诺夫和他的手下获得了武器并袭击了飞机，杀死了许多其他安全和军事人员，然后将其余人员劫持为人质，其中包括格蕾丝和爱丽丝。马歇尔在科尔舒诺夫的手下追赶时被赶到货舱的逃生舱，但他们来不及阻止逃生舱弹出。科尔舒诺夫冲破驾驶舱并杀死了机组人员，险些阻止飞机紧急降落在德国拉姆施泰因空军基地。科尔舒诺夫驾驶空军一号飞往哈萨克斯坦的一个忠于拉德克的空军基地时， 一个F-15中队护送它。殊不知，越战老兵、荣誉勋章获得者马歇尔没有使用吊舱，而是躲在货舱里，偷偷地观察效忠派。他秘密杀死了科尔舒诺夫的两名手下，并使用卫星电话与副总统凯瑟琳·贝内特联系，让他的工作人员知道他还活着并且在飞机上。科尔舒诺夫以为货舱里只是一名特勤局特工，于是联系贝内特并要求释放拉狄克，并威胁每半小时杀死一名人质。马歇尔和军事顾问制定了一个计划，欺骗科尔舒诺夫将空军一号带到较低的高度进行空中加油，为人质安全跳伞争取时间。当KC-10加油机与空军一号对接时，马歇尔帮助抓获另一名效忠者，并将人质护送至货舱，其中大多数人通过降落伞安全抵达。科尔舒诺夫发现了这一骗局，迫使空军一号断开与加油机的连接，导致燃油着火并摧毁了加油机；随之而来的冲击波扰乱了逃跑过程，科尔舒诺夫阻止了马歇尔、参谋长劳埃德·谢泼德、考德威尔少校和吉布斯逃跑。一些人质和被俘的效忠者在没有降落伞的情况下从飞机上坠落身亡。在总统及其家人的控制下，科尔舒诺夫猛烈斥责马歇尔杀害他的部下，并迫使他联系俄罗斯总统彼得罗夫并安排释放拉狄克。国防部长沃尔特·迪恩敦促贝内特根据第 25 条修正案宣布总统无行为能力，从而推翻释放拉德克的决定，但贝内特拒绝了。当科尔舒诺夫和他的手下庆祝拉狄克获释的消息时，马歇尔挣脱了束缚并杀死了科尔舒诺夫和他剩下的追随者。马歇尔及时赶回来撤销了他的命令，而拉德克在试图逃跑时被枪杀。马歇尔和考德威尔在F-15 的陪同下指挥飞机返回友方领空，但很快又被第二批乘坐MiG-29的拉德克忠诚者尾随。在战斗中，一名 F-15 飞行员为拦截导弹而牺牲；由此产生的爆炸损坏了飞机的尾部，飞机开始失去高度。呼号为 Liberty 24 的备用美国空军特种作战司令部MC-130E奉命前来提供帮助，并派遣伞降人员系绳以营救幸存者。马歇尔坚持首先转移他的家人和受伤的谢泼德。当只剩下一次转移的时间时，吉布斯暴露了自己的叛徒身份，杀死了考德威尔和最后一名伞兵。马歇尔和吉布斯争夺转运线的控制权；前者在最后一刻依附自己。当 MC-130E 飞行员将马歇尔拉到安全地带时，现已无法使用的空军一号坠入里海，吉布斯身亡。马歇尔及其家人安全后，自由 24 号在飞回安全地点时获得了空军一号的呼号。

雷夫（本•阿弗莱特）和丹尼（乔什•哈奈特）是一对自小玩在一起的好兄弟，两人对飞行都有很大兴趣，曾一起学习过驾驶飞机，二战初期，两人又一起加入了美国空军部队。受训期间，雷夫与军中医院里的女护士伊弗琳（凯特•贝金赛尔）坠入爱河。为协助欧洲各国抵抗纳粹德国的侵略，美军决定派出精英部队前往欧洲大陆，雷夫自告奋勇前往参战，并将伊弗琳托付给丹尼照顾，不久，噩耗传来，雷夫的飞机在空战中不幸被德军击落，生还可能几乎为零。伊弗琳与丹尼在相互勉励的伤痛中，萌生爱情。令他们没想到的是，雷夫并没死去，当三人重聚首时，尴尬顿生。日军偷袭珍珠港一事帮他们解了围，雷夫与丹尼决定不做情敌做战友。1923 年，田纳西州，两个最好的朋友拉夫·麦考利 (Rafe McCawley) 和丹尼·沃克 (Danny Walker) 在一架旧双翼飞机的后座上一起玩耍，假装正在与飞行员作战。1941 年 1 月，第二次世界大战如火如荼地进行，丹尼和拉夫都是吉米·杜立特少校麾下的中尉。杜立特通知拉夫，他已被接纳加入鹰中队（英国皇家空军在不列颠之战期间为美国飞行员提供的装备）。一位名叫伊芙琳·约翰逊的护士尽管患有阅读障碍，但还是通过了拉夫的体检，两人建立了关系。四个星期后，深深相爱的拉夫和伊芙琳在夜总会享受了一个晚上的舞蹈，随后又乘坐一艘借来的警船在纽约港短途旅行。雷夫说他已经加入鹰中队并将于第二天离开，这让伊芙琳感到震惊。在执行拦截任务期间在德国空军的轰炸袭击中，拉夫在英吉利海峡上空被击落，并被推测阵亡。丹尼和伊芙琳一起哀悼拉夫的去世，这激发了两人之间的浪漫。与此同时，日本准备攻击美国太平洋舰队，并认为最好的方法是对珍珠港海军基地进行决定性打击。12 月 6 日晚上，伊芙琳震惊地发现雷夫站在她的门外，他在溺水和随后几个月被困在纳粹占领的法国中幸存下来。反过来，拉夫发现了丹尼与伊芙琳的恋情，并前往草裙舞酒吧，在那里他受到了欣喜若狂的飞行员同伴的欢迎。丹尼在酒吧找到醉酒的雷夫，打算复合，但两人却发生了争吵。当宪兵到达酒吧时，他们开车离开，避免被关进双桅船。两人在丹尼的车里睡着了。第二天早上，12 月 7 日，日本帝国海军开始袭击珍珠港。美国太平洋舰队在突袭中遭受重创，大部分防守机场还没来得及出动战斗机保卫港口就被摧毁。拉夫和丹尼驾驶P-40战斗机起飞，击落了几架攻击机。他们后来协助营救了倾覆的俄克拉荷马号 航空母舰的船员，但为时已晚，无法拯救沉没的亚利桑那号 航空母舰的船员。第二天，富兰克林·罗斯福总统向全国发表臭名昭著日演讲，并要求美国国会宣布与日本帝国进入战争状态。幸存者参加追悼会，悼念众多死者。丹尼和拉夫都被分配在杜立特的领导下前往美国旅行，尽管他们没有被告知原因。在他们离开之前，伊芙琳向雷夫透露她怀上了丹尼的孩子。为了孩子，她打算留在丹尼身边，全身心投入到丹尼身边，但她发誓，她永远真正爱的是雷夫。丹尼和拉夫都因珍珠港事件而晋升为上尉并被授予银星勋章，杜立特要求他们自愿执行一项秘密任务。在接下来的三个月里，拉夫、丹尼和其他飞行员使用经过特殊改装的B-25 米切尔轰炸机进行超短距起飞训练。4 月，袭击者乘坐“大黄蜂”号航空母舰 前往日本。他们的任务是轰炸东京，之后他们将登陆中国。任务很成功，但雷夫和丹尼的飞机耗尽燃料并在中国日本占领区坠毁。袭击者与日本地面部队发生枪战，丹尼在保护拉夫的过程中受了致命伤，随后这群人被中国士兵救出。雷夫含泪向丹尼透露伊芙琳怀上了丹尼的孩子；丹尼临终前告诉雷夫，现在这是他的孩子了。战争结束后，雷夫和现已结婚的伊芙琳与伊芙琳的儿子（以他的亲生父亲的名字命名为丹尼）一起去扫墓。然后，拉夫问他的继子是否愿意飞行，他们乘坐拉夫父亲曾经拥有的旧双翼飞机飞向夕阳。