Ba năm sau khi bắt đầu Chiến tranh vô tính, Bậc thầy Jedi Obi-Wan Kenobi (đóng bởi Ewan McGregor) và Hiệp sĩ Jedi Anakin Skywalker (Hayden Christensen) chỉ huy một nhiệm vụ giải cứu Thủ tướng Tối cao Palpatine (Ian McDiarmid), người đang bị chỉ huy phe ly khai cyborg, Tướng Grievous, bắt cóc, trong một trận chiến không gian tại hành tinh Coruscant. Sau khi xâm nhập vào phi hạm của Grievous, các Jedi đã có một trận đấu kiếm quyết tử với tên thủ lĩnh ly khai tối cao Bá tước Dooku (Christopher Lee), người mà Anakin sau đó đã đánh bại và kết liễu theo yêu cầu của Palpatine. Grievous trốn thoát được khỏi con tàu chiến đấu khi đó đang bị tàn phá và đi mất. Tàu đâm xuống Coruscant. Các Jedi cùng Palpatine được giải cứu khỏi con tàu. Ở đó, Anakin được đoàn tụ với vợ, Padmé Amidala (Natalie Portman), người tiết lộ rằng cô đang mang thai. Dù lúc ban đầu rất phấn khích, Anakin đã gặp một cơn ác mộng khủng khiếp sau đó, là một linh cảm đầy ám ảnh về việc Padmé chết khi sinh con. Do đó anh trở nên quyết tâm để cứu được cô bằng mọi giá.

Palpatine bổ nhiệm Anakin vào Hội đồng Jedi làm người đại diện và người cung cấp thông tin và mối quan hệ của Anakin với ông ta ngày càng thân thiết. Hội đồng Jedi cho phép Anakin làm thành viên, nhưng quyết định không bổ nhiệm anh ta vào vị trí Bậc thầy Jedi vì sự nghi ngờ của họ, và bảo anh ta theo dõi Palpatine vì ông này đang ngày càng có quyền lực tối cao. Tuy nhiên việc làm này đã làm giảm niềm tin của Anakin vào Hội đồng. Palpatine bắt đầu cám dỗ Anakin với kiến ​​thức về mặt tối của Thần lực, bao gồm cả sức mạnh để tránh khỏi cái chết và để cứu những người thân yêu, nhưng nhằm mục đích để dụ anh tới sâu hơn vào mặt tối. Trong khi đó, Obi-Wan du hành tới hành tinh Utapau, nơi ông cuối cùng đã chiến thắng và xử lý được Grievous, còn thầy Yoda đi đến hành tinh quê nhà của tộc người Wookiee là Kashyyyk để bảo vệ nó khỏi cuộc xâm lược của phe ly khai.

Palpatine tiết lộ với Anakin rằng ông ta chính là Chúa tể Sith Darth Sidious và rằng ông ta biết cách giải cứu Padmé. Anakin sau đó tới thông báo về sự phản bội của Palpatine cho bậc thầy Jedi Mace Windu (Samuel L. Jackson). Mace, cùng với ba bậc thầy Jedi khác tới đối đầu với Chúa tể Sith xấu xa trong một trận đấu kiếm ngay tại văn phòng của hắn. Palpatine đã nhanh chóng hạ gục được ba thầy Jedi, nhưng lại bị thất thế khi chạm trán với Windu, người đã sử dụng thanh kiếm ánh sáng của mình để phản lại tia sét Thần lực của tên Thủ tướng Chúa tể Sith, làm biến dạng khuôn mặt của hắn, trở nên già nua và xấu xí. Khi chỉ còn một chút nữa thôi thì Mace sẽ hạ gục được tên Thủ tướng, sợ rằng mình sẽ mất Padmé nếu để Palpatine bị xử chết, Anakin tự ý can thiệp vào và phản bội Windu bằng cách dùng kiếm chặt mất tay giữ kiếm của ông, cho phép Palpatine giật sét và ném ông ta ra ngoài cửa sổ cho đến chết. Mặc dù kinh sợ, Anakin vẫn cam kết trung thành với tên Chúa tể Sith độc ác khi hắn phong anh ta là đệ tử mới, mang hiệu Darth Vader. Sidious sau đó giao anh ta về kế hoạch dã man của hắn và ban hành thực thi Lệnh 66 tới toàn bộ các đội quân người Vô tính mà trước giờ vẫn được các Jedi tin tưởng phó thác, để họ tiêu diệt chính những người chỉ huy của họ, dẫn đến một cuộc Đại thanh trừng Jedi trên phạm vi toàn Thiên hà và đưa Dòng Jedi tới mức gần như bị tuyệt diệt. Trong khi đó, Anakin, nay đã trở thành Chúa Sith Darth Vader, mang theo một quân đoàn binh lính người Vô tính để hỗ trợ tiêu diệt các Jedi còn lại trong Đền thờ của họ tại Coruscant, bao gồm cả những trẻ em đang luyện tập, trước khi tới hành tinh núi lửa Mustafar để tàn sát các thủ lĩnh còn sót lại của phe ly khai. Palpatine sớm tuyên bố mình là Hoàng đế trước Thượng viện Thiên hà, biến nền Cộng hòa thành Đế chế Thiên hà và tuyên bố các Jedi là những kẻ phản bội. Sống sót sau sự hỗn loạn, Obi-Wan và Yoda trở về Coruscant và biết được Anakin đã đi theo mặt tối và sự phản bội của anh ta. Obi-Wan, người lúc này đang rất đau lòng khi chứng kiến những việc xấu xa người học trò ông đã hết mực thân yêu đã làm, theo lời Yoda buộc phải tới đối đầu với Vader trong khi Yoda đối mặt với Palpatine.

Obi-Wan thông báo cho Padmé về sự phản bội của Anakin đối với người Jedi, rằng anh ta trở theo mặt tối, đã trở thành Vader và trung thành với người Sith, khiến cô ta quẫn trí. Cô đến Mustafar để thuyết phục Vader hồi tâm, trở về sống cuộc sống trước đây và nuôi dạy con cái của họ. Tuy nhiên, Obi-Wan đã bí mật cùng đi và ở trên tàu mà Padme không hay biết. Chứng kiến thầy của mình bước ra để khuyên nhủ, Anakin nghĩ sai rằng hai người đang cùng âm mưu tới để ám hại anh ta, và trong cơn giận dữ bóp cổ Padmé khiến cô lâm vào tình trạng bất tỉnh. Obi-Wan giao chiến với Vader trong một trận đấu kiếm ánh sáng giữa nơi núi lửa nham thạch nóng bỏng. Trong lúc này trên hành tinh Coruscant, Yoda quyết đấu với Hoàng đế cho đến khi cuộc đấu tay đôi của họ gặp bế tắc. Yoda, không còn cách nào khác, sau đó phải bỏ trốn cùng thượng nghị sĩ Bail Organa. Obi-Wan khi đó đã có được vị trí thuận lợi hơn trong trận chiến, ông khuyên Vader ngừng lại nhưng Vader vẫn tiếp tục xông tới tấn công, nhưng không lâu trước khi Obi-Wan chặt đứt mất hai chân và cánh tay trái của Vader. Obi-Wan bày tỏ sự thất vọng vô bờ đối với người học trò Jedi lạc lối của mình, người mà ông từng coi như là anh em. Obi-Wan để mặc anh ta nằm chờ chết ở sát trên bờ dòng sông dung nham khi ông rời Mustafar, mang theo đi cây kiếm ánh sáng của anh. Áo choàng của Vader gặp nhiệt bắt lửa, thiêu cơ thể của anh ta và làm anh ta bị tàn phế nặng nề.

Palpatine cảm nhận được rằng đệ tử mới của hắn ta đang gặp nguy hiểm và quyết định đi đến Mustafar. Obi-Wan gặp lại Yoda ở dải tiểu hành tinh Polis Massa, nơi Padmé sinh hạ cặp song sinh, mà cô đặt tên là Luke và Leia; trước khi chết, cô vẫn luôn tin rằng Vader vẫn còn có lòng lương thiện ở nơi anh. Trên Mustafar, Palpatine tìm được Vader đang gần chết và đưa về Coruscant, nơi cơ thể tàn phế của anh ta được trang bị một hệ thống cơ học bên trong bộ đồ hỗ trợ sự sống và áo giáp màu đen. Đây chính là bộ áo giáp Darth Vader khét tiếng thấy trong bộ ba gốc của Chiến tranh giữa các vì sao. Vader đã vô cùng tuyệt vọng khi nghe tin Padmé đã qua đời từ tên Chúa tể độc ác Palpatine. Trong khi đó, Obi-Wan và Yoda lên kế hoạch để che giấu cặp song sinh khỏi người Sith và phải sống lưu vong. Trong khi tang lễ của Padme diễn ra trên hành tinh quê hương Naboo, Palpatine và Vader giám sát việc xây dựng Ngôi sao tử thần (sẽ xuất hiện trong phần tiếp theo Niềm hi vọng mới). Bail đưa Leia sơ sinh đến Alderaan, nơi ông và vợ nhận nuôi cô bé, trong khi Obi-Wan đưa Luke đến cho chú và dì của cậu bé là Owen và Beru Lars nuôi dưỡng trên hành tinh Tatooine.