米国フロリダ州の楽園マイアミ。マイアミ警察特捜課、通称バイスの刑事コンビ、ソニー・クロケット（コリン・ファレル）とリカルド・タブス（ジェイミー・フォックス）は、仕事では抜群のチームワークだが、私生活ではプレイボーイのクロケットと、恋人トルーディに一途なタブスは正反対だった。ある日、2人が使っている情報屋が家族を殺され、自分もフリーウェイに身を投げて自殺する事件が発生。さらにFBIの潜入捜査官2人も囮捜査の現場で殺される。どうやら南米と北米を結ぶ巨大なドラッグ密輸コネクション《ニュー・アンダーワールド・オーダー》に、合衆国司法機関の合同捜査の極秘情報が大量に漏えいしているらしい。FBIは合同捜査と関係がないマイアミ・バイスに白羽の矢を立て、《ニュー・アンダーワールド・オーダー》の拠点である南米コロンビアに乗り込み、麻薬ディーラーとして組織と接触し、情報漏えいのルートを見つけ出す特別任務を彼らに与える。無事に生還できる可能性は、限りなくゼロに近い。上司カステロは反対するが、クロケットとタブスは要請を引き受ける。マイアミにパワーボートを使って密輸していた一味のアジトを急襲し、大量のドラッグを強奪したクロケットとタブスは、そのままプライベート・ジェットで南米の奥地の危険地帯に乗り込む。組織のキーマン、ホセ・イエロと接触するのに成功した2人だが、相手はなかなか警戒心を解かない。そこで意外にも、組織の大物と密接な関係がある謎の美女、イザベラ（コン・リー）が、クロケットたちに近づく。クロケットとイザベラはハバナへ向かい、急速に恋に落ちる。同じ頃、南米の組織は合衆国が自分たちに潜入捜査官を放ったことを察知していた。マイアミに戻ったクロケットとタブスに報復の手が迫ろうとしていた。