Setelah sebuah insiden buruk nyaris mengakhiri kariernya, Sonny Hayes pensiun dari Formula 1 dan beralih balapan dengan Porsche. Namun, saat pemilik sebuah tim yang sedang kesulitan menawarinya kesempatan, Sonny kembali ke Formula 1. Ia berpasangan dengan rekan setim baru yang sedang naik daun.
Film dibuka dengan Sonny Hayes (Brad Pitt), seorang pembalap mobil veteran, yang berkompetisi dalam balapan 24 Jam di Daytona untuk sebuah tim yang dipimpin oleh Chip Hart (Shea Whigham). Ia menunjukkan penampilan yang mengesankan dan membantu timnya meraih kemenangan. Setelah balapan, ia menolak tawaran untuk bergabung secara penuh dan kembali ke van-nya, tempat ia tinggal.
Sonny adalah mantan pembalap Formula 1 berbakat untuk tim Lotus yang kariernya hancur setelah mengalami kecelakaan parah di Grand Prix Spanyol. Sejak saat itu, hidupnya berantakan; ia menjadi pecandu judi, telah gagal dalam tiga pernikahan, dan hidup nomaden di dalam van. Suatu hari, saat berada di sebuah penatu, ia didekati oleh teman lamanya, Ruben Cervantes (Javier Bardem). Ruben adalah pemilik tim Formula 1 APXGP yang sedang kesulitan. Ia menawarkan Sonny satu kursi di timnya, untuk menjadi mentor bagi pembalap rookie mereka dan membantu tim meraih setidaknya satu kemenangan Grand Prix. Meskipun awalnya ragu, Sonny setuju karena loyalitasnya pada Ruben.
Sonny tiba di Sirkuit Silverstone di London. Di sana ia bertemu dengan direktur teknis brilian Kate McKenna (Kerry Condon), kepala tim Kaspar Smolinski (Kim Bodnia), dan pembalap rookie yang angkuh, Joshua Pearce (Damson Idris). Joshua menganggap Sonny terlalu tua, sementara Sonny merasa Joshua terlalu sombong.
Saat melakukan tes drive, Sonny kesulitan beradaptasi dengan teknologi mobil F1 modern dan akhirnya mengalami kecelakaan. Namun, ia juga berhasil menunjukkan beberapa kelemahan pada mobil itu. Di Grand Prix Inggris, masalah dimulai bahkan sebelum balapan, saat mobil Sonny mogok. Selama balapan, tim APXGP mengalami kemunduran parah akibat kru pit yang lamban, membuat Joshua marah besar pada salah satu anggota kru, Jodie (Callie Cooke).
Sonny mendekati Kate dan memintanya untuk merancang mobil yang dibuat untuk “bertarung”. Awalnya, Kate menganggap Sonny adalah pembalap egois yang hanya bermain untuk dirinya sendiri. Sementara itu, di rumah, Joshua mulai mempelajari gaya balap Sonny dan menonton video kecelakaan fatalnya di masa lalu.
Di Grand Prix Hungaria, Sonny menggunakan strategi yang cerdik namun kontroversial. Ia sengaja menahan semua orang di pit stop karena menuntut jenis ban tertentu. Kemudian di lintasan, ia dengan sengaja menabrakkan mobilnya untuk memancing keluarnya safety car, sebuah taktik yang berhasil memberi APXGP kemenangan besar pertama mereka. Kemenangan ini membuat Kate mulai percaya pada kejeniusan Sonny.
Namun, di Grand Prix Italia, bencana terjadi. Joshua, yang mengabaikan nasihat Sonny untuk bersabar, mencoba menyalip Max Verstappen secara gegabah. Ia menabrak pembatas dan mobilnya terbakar hebat. Sonny dengan sigap menarik Joshua keluar dari reruntuhan. Di rumah sakit, ibu Joshua menyalahkan Sonny atas kecelakaan itu.
Selama Joshua dalam masa pemulihan, Sonny menjadi bintang tim. Ketika Joshua kembali untuk Grand Prix Belgia, rivalitas mereka memuncak dan menyebabkan mereka saling bertabrakan di lintasan. Untuk mendamaikan mereka, Kate menjebak keduanya untuk bertemu dalam sebuah permainan poker. Joshua memenangkan permainan itu dan diberi perlakuan istimewa untuk sisa balapan. Namun, Sonny kemudian memberitahu Kate bahwa ia sengaja membiarkan Joshua menang. Setelah momen itu, Sonny dan Kate tidur bersama.
Masalah kembali muncul ketika seorang anggota dewan APXGP yang korup, Peter Banning (Tobias Menzies), secara anonim mengajukan keluhan palsu tentang material ilegal pada mobil Sonny. FIA memerintahkan agar pembaruan itu dilepas. Marah dengan situasi ini, Sonny kehilangan konsentrasi di balapan berikutnya dan mengalami kecelakaan parah. Ruben, yang khawatir dengan kondisi fisik Sonny, memberhentikannya dari tim demi keselamatannya.
Banning, yang ternyata ingin menyingkirkan Ruben dan menjual tim, mendekati Sonny dan menawarinya posisi di tim barunya. Sementara itu, Joshua berbicara dengan ibunya dan mengakui bahwa kecelakaannya adalah murni kesalahannya sendiri.
Ini adalah hari balapan terakhir musim ini, Grand Prix Abu Dhabi. Sonny menolak tawaran Banning dengan mengiriminya emoji jari tengah, menunjukkan loyalitasnya pada Ruben, yang akhirnya setuju untuk membiarkannya balapan.
Di lintasan, Joshua memimpin sejauh yang ia bisa dengan ban yang sudah aus, sebelum akhirnya disalip oleh Lewis Hamilton dan Charles Leclerc. Sonny, dalam sebuah aksi tim yang luar biasa, mengorbankan posisinya untuk menahan pembalap lain. Namun, Joshua akhirnya bertabrakan dengan Hamilton, yang secara ironis membuka jalan bagi Sonny untuk merebut posisi terdepan.
Meskipun penglihatannya mulai kabur—efek sisa dari cedera lamanya—Sonny berjuang hingga akhir dan berhasil melewati garis finis sebagai pemenang. Kemenangan ini menyelamatkan tim APXGP dari penjualan. Joshua, yang mendapat tawaran untuk bergabung dengan tim Mercedes, memilih untuk tetap setia pada APXGP.
Sonny memutuskan untuk pensiun dari F1. Ia dan Kate berjanji untuk bertemu lagi, dan ia berpisah secara baik-baik dengan Joshua. Film berakhir dengan Sonny yang kini berada di Meksiko, berkompetisi dalam balapan off-road Baja 1000. Saat penyelenggara menyebutkan hadiah uang yang kecil, Sonny mengatakan bahwa ia melakukannya bukan demi uang, melainkan karena kecintaannya pada balapan.
