Pete „Maverick“ Mitchell ist als Testpilot eines Hyperschallflugzeugs bei der US Navy tätig. Um das Projekt vor dem Abbruch zu bewahren, startet Maverick mit dem Flugzeug, um zu beweisen, dass es Mach 10 erreichen kann.
Dies gelingt ihm daraufhin; allerdings stoppt er nicht, sondern beschleunigt weiter, und bei Mach 10,3 zerbricht das Flugzeug im Flug; Maverick kann sich mit dem Fallschirm retten. Der zuständige Admiral möchte ihn aus der Navy feuern, weil das teure flugzeug Schrott jetzt ist.. Zuvor erreichte den Admiral allerdings ein Anruf von Admiral Tom „Iceman“ Kazanski, mittlerweile Kommandeur der Pazifikflotte. Maverick wird erneut zu Top Gun abkommandiert, wo er auf seine frühere Beziehung Penny – Admiralstochter und nunmehr Barbesitzerin – trifft.
Bei Top Gun erfährt Mitchell seinen neuen Auftrag. Mit F-18-Maschinen ist ein sehr gefährlicher Angriff auf die schwer bewachte, in einem Bergkessel unterirdisch angelegte Uran-Anreicherungsanlage eines im Film nicht genau benannten Schurkenstaates auszuführen. Dazu soll eine Gruppe der besten Top-Gun-Absolventen von Maverick ausgebildet und selektiert werden.
In dieser Gruppe ist auch Bradley „Rooster“ Bradshaw, der Sohn seines verunglückten Freundes Nick „Goose“ Bradshaw, der Maverick feindselig gegenübertritt. Abgesehen vom Tod seines Vaters, für den Rooster Maverick verantwortlich macht, hatte Maverick auf Bitten von Roosters Mutter die Aufnahme von Rooster an der Marineakademie verhindert und dadurch seine Karriere um Jahre verzögert.
Bei einem simulierten Luftkampf von Rooster und Maverick unterschreiten die beiden die Mindesthöhe und können einen Aufprall auf dem Boden nur knapp verhindern. Diese Spannung, verschlimmert durch Roosters Rivalität zum selbstgefälligen Piloten „Hangman“, bringt Maverick in ein unlösbares Dilemma. Iceman, der schwer krebskrank ist, kaum sprechen kann und seinem nahenden Tod ins Auge blickt, bestellt Maverick zu sich und gibt ihm Rat. Zudem kommen Penny und Maverick sich wieder näher.
Der Film entstand in enger Zusammenarbeit mit der United States Navy und dem Verteidigungsministerium der Vereinigten Staaten.
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