Hơn ba thập kỷ sau quãng thời gian làm việc tại Chương trình TOPGUN, Đại tá Pete "Maverick" Mitchell hiện đang đảm nhiệm vai trò phi công thử nghiệm của Hải quân Hoa Kỳ. Một ngày nọ, Chuẩn Đô đốc Chester "Hammer" Cain can thiệp nhằm đóng cửa chương trình máy bay phản lực siêu âm "Darkstar" để chuyển nguồn vốn sang các chương trình máy bay không người lái. Maverick sau đó đã lái chiếc "Darkstar" - nguyên mẫu máy bay thử nghiệm lên tốc độ tiêu chuẩn, rồi đẩy lên mức tốc độ siêu âm rất cao, và khiến chiếc máy bay bị phá hủy. Cain muốn cấm bay Maverick vì sự liều lĩnh của anh, nhưng thay vào đó, ông đã gửi Maverick đến Căn cứ Không lực Hải quân North Island theo mệnh lệnh của Đô đốc Tom "Iceman" Kazansky, cựu thành viên của Chương trình TOPGUN và là bạn thân của Maverick, giờ là Chỉ huy trưởng Hạm đội Thái Bình Dương của Hải quân Hoa Kỳ.

Hải quân Hoa Kỳ được giao một nhiệm vụ quan trọng - phá hủy một nhà máy làm giàu uranium ở một quốc gia nước ngoài. Nhà máy này nằm ở một chỗ lõm sâu của một hẻm núi và được bảo vệ bởi các tổ hợp tên lửa đất đối không S-125 và các đơn vị máy bay được cho là tiêm kích thế hệ năm Su-57. Maverick nhanh chóng lên ý tưởng về việc bay qua vùng thung lũng sâu để tránh radar và ném bom nhà máy theo đội hình hai cặp F/A-18 E/F Super Hornet. Maverick cũng được biết thêm rằng anh sẽ không tham gia vào nhiệm vụ này, thay vào đó, anh được lệnh huấn luyện một nhóm phi công tiêm kích F/A-18E/F Super Hornet được Phó Đô đốc Beau "Cyclone" Simpson và Chuẩn Đô đốc Solomon "Warlock" Bates tuyển chọn từ Chương trình TOPGUN.

Trong quá trình huấn luyện chuẩn bị cho nhiệm vụ, xích mích bắt đầu nảy sinh giữa Hangman và Rooster - con trai của người bạn thân quá cố kiêm Sĩ quan Đánh chặn Radar (RIO) của Maverick là Nick "Goose" Bradshaw. Rooster không vừa lòng trước thái độ thờ ơ và ung dung của Hangman đối với những người đồng đội bay, trong khi Hangman liên tục chỉ trích tính thận trọng quá mức của Rooster. Maverick sau đó được tái ngộ với người bạn gái cũ là Penny Benjamin. Maverick thừa nhận với Penny rằng người mẹ quá cố của Rooster đã bắt anh hứa không cho phép Rooster trở thành phi công và hủy đơn đăng ký của Rooster vào Học viện Hải quân. Rooster, không hề hay biết về lời hứa này, căm phẫn Maverick vì đã làm cản trở sự nghiệp quân sự của mình và đổ lỗi cho Maverick về cái chết của cha anh. Maverick không muốn can thiệp sâu hơn vào sự nghiệp của Rooster, nhưng nếu không làm điều đó, Rooster sẽ phải tham gia một nhiệm vụ cực kỳ nguy hiểm.

Maverick sau đó bày tỏ nỗi niềm của mình với Iceman, giờ đang bị ung thư vòm họng giai đoạn cuối. Iceman khuyên nhủ Maverick rằng "Đến lúc phải cho qua mọi chuyện" và "Hải quân cần Maverick". Sau khi Iceman qua đời, Cyclone cách chức Maverick sau một vụ tai nạn huấn luyện dẫn đến việc mất một chiếc F/A-18, và tự đặt các thông số nhiệm vụ mới giúp các phi công tiếp cận mục tiêu thoải mãi hơn nhưng rủi ro cao hơn khi thoát ra. Tuy nhiên, Maverick tự mình thực hiện một chuyến bay mô phỏng với các thông số ban đầu, và chứng minh được rằng chúng khả thi. Được thuyết phục bởi điều này, Cyclone miễn cưỡng bổ nhiệm Maverick làm chỉ huy nhóm tấn công.

Nhóm tấn công bao gồm bốn máy bay và được chia thành hai đội. Maverick sẽ dẫn đầu đội tấn công đầu tiên trên chiếc F/A-18F cùng với chiếc F/A-18E (làm nhiệm vụ chiếu laser đánh dấu mục tiêu)[Ghi chú 1] của Đại úy Natasha "Phoenix" Trace và Sĩ quan Điện tử/Hỏa lực (WSO) - Đại úy Robert "Bob" Floyd; Rooster sẽ dẫn đầu đội tấn công thứ hai cùng với Đại úy Reuben "Payback" Fitch và Sĩ quan Điện tử/Hỏa lực - Đại úy Mickey "Fanboy" Garcia. Hangman cùng các phi công khác sẽ là nhóm bay dự phòng. Đội bay của Maverick xuất kích từ hàng không mẫu hạm USS Theodore Roosevelt trong khi tuần dương hạm mang tên lửa dẫn đường USS Leyte Gulf bắt đầu phóng tên lửa hành trình Tomahawk vào các căn cứ không quân xung quanh nhà máy. Cả đội phá hủy nhà máy thành công, nhưng họ nhanh chóng bị tấn công bởi các hệ thống tên lửa đất đối không khi thoát ly khỏi khu vực. Rooster hết sạch mồi nhiễu chống tên lửa và hoàn toàn bị động trước những quả tên lửa đất đối không nhằm vào anh. Thấy được điều đó, Maverick đã lái chiếc máy bay của mình vào cản quả tên lửa để bảo vệ Rooster và bật ghế phóng ra ngoài an toàn. Tin rằng Maverick đã hy sinh, toàn bộ máy bay được lệnh bay về tàu, nhưng Rooster đã hành động theo bản năng và quay trở lại. Rooster kịp bắn hạ chiếc trực thăng Mi-24 đang truy đuổi Maverick, nhưng sau đó anh cũng bị bắn hạ bởi tên lửa không đối đất và kịp phóng ghế thoát hiểm ra ngoài. Maverick và Rooster gặp lại nhau dưới mặt đất và cùng nhau tiến về một sân bay đã bị phá hủy. Họ đánh cắp được một chiếc F-14 Tomcat còn nguyên vẹn ở sân bay và cố gắng bay về tàu. Trên đường quay trở về, một tốp Su-57 xuất hiện và tấn công họ. Maverick và Rooster bắn hạ được hai chiếc Su-57, nhưng hết sạch tên lửa và mồi nhiễu khi chiếc Su-57 thứ ba xuất hiện. May mắn thay, Hangman kịp bay đến và bắn hạ chiếc Su-57 đó, và họ cùng nhau bay về tàu trong sự hò reo của mọi người. Tại tàu, Maverick và Rooster đã hòa giải mọi mâu thuẫn trước đó của hai người.

Một thời gian sau, Maverick và Rooster cùng nhau bảo dưỡng chiếc P-51 Mustang tại một nhà chứa máy bay gần cơ sở thử nghiệm, nơi Maverick từng đóng quân trước đây. Penny đến thăm cùng con gái Amelia, và Maverick đã cùng Penny bay du ngoạn trên chiếc P-51. Trong khi đó, Rooster đi đến chỗ bảng ảnh và thấy một bức ảnh chụp lại anh và Maverick đang ăn mừng vì sự thành công của nhiệm vụ năm nào, được đặt giữa những bức ảnh về người cha quá cố của anh và Maverick hồi còn trẻ.