カリフォルニア州ミラマー海軍航空隊基地。1分間で3万フィート飛翔し、スピードは音速以上、7トンもの兵器を搭載できるＦ14トムキャットのパイロット、マーヴェリック（トム・クルーズ）と、ＲＩ0と呼ばれるレーダー索敵員のグース（アンソニー・エドワーズ）が“トップガン”と呼ばれるエリートパイロットたちの仲間入りをした。彼らの教官は、“ヴァイパー”ことマドカフ中佐（トム・スケリット）だ。彼らの中にベスト・オブ・ベストの自信をのぞかせているアイスマン（ヴァル・キルマー）とスライダー（リック・ロッソヴィッチ）のコンビもいた。その夜、士官クラブで、マーヴェリックはブロンド美人に魅せられた。翌日、その彼女が、教官として紹介された。チャーリー（ケリー・マクギリス）といい、航空物理学の博士で、敵の航空機の情報にも詳しい専門家である。実戦訓練が始まり、マーヴェリックとグースの絶妙なコンビネーションが披露された。ある日チャーリーからデートに誘われ、喜び勇んで家を訪れたマーヴェリックは、彼女の目的がミグの話だと判って落胆し、2人の仲は気まずくなるが、やがて彼女が愛を告白し、2人は抱き合った。トップガンのスケジュールも半分を消化したころ、アイスマンはマーヴェリックの無謀さを批難し忠告した。そんな矢先、マーヴェリック組が事故を起こしグースが死んだ。ショックを受けたマーヴェリックは、チャーリーの慰めにもかかわらず落ち込み、新しくコンビを組んだサンダウン（クラレンス・ギルヤード・ジュニア）とも息が合わなかった。トップガンを去ろうとするマーヴェリック。一方昇進による新しい職場がワシントンに決まったチャーリーが、必要ならば自分もここに残るとマーヴェリックに告白するが、彼は何も答えなかった。卒業式。首席はアイスマンだった。祝賀パーティの最中、突如、出動命令が下った。米国の情報収集船が危機にさらされているという。“トップガン”たちはインド洋上へと向かった。ウルフマン機がやられ、アイスマン機が孤立した。ミグを相手に本領を発揮するマーヴェリック。遂に彼はアイスマンを助けた。帰還し歓声で迎えられた2人は抱き合った。数日後、ミラマー基地に戻ったマーヴェリックを、チャーリーが待っていた。彼女はワシントンから引き返して来たのだった。