Après avoir été l’un des meilleurs pilotes de chasse de la Marine américaine pendant plus de trente ans, Pete “Maverick" Mitchell (Tom Cruise) continue à repousser ses limites en tant que pilote d'essai. Il refuse de monter en grade, car cela l’obligerait à renoncer à voler. Il est chargé de former un détachement de jeunes diplômés de l’école Top Gun pour une mission spéciale qu’aucun pilote n'aurait jamais imaginée. Lors de cette mission, Maverick rencontre le lieutenant Bradley “Rooster” Bradshaw (Miles Teller), le fils de son défunt ami, le navigateur Nick “Goose” Bradshaw. Face à un avenir incertain, hanté par ses fantômes, Maverick va devoir affronter ses pires cauchemars au cours d’une mission qui exigera les plus grands sacrifices.

De passage dans sa ville natale, l'accro du boulot Ally (Alison Brie) retrouve son premier amour Sean (Jay Ellis) et se met à remettre en cause la personne qu'elle est devenue. Les choses se compliquent encore quand elle fait la connaissance de la fiancée de Sean, Cassidy (Kiersey Clemons), qui lui rappelle celle qu'elle était autrefois.