L.A.では深夜、若者たちが大金を賭けたストリート・カー・レースに熱狂していた。ドミニクは仲間たちから一目置かれる天才ドライバー。彼はレースを挑んでくる無謀な連中を相手に1度のレースで1万ドルを稼ぎ出す。そんなある夜、ブライアンという新顔がやって来る。彼もまたドミニクに負けない驚異のドライビングテクニックを披露、ギャラリーの注目を集める。しかし、誰も彼が警察官だとは想像もしなかった。ブライアンは実は、最近多発している高級品を積んだトラックがハイスピード状態のままジャックされるという事件を追って、潜入捜査を行っていたのだった。
元警察官のブライアンは各地を逃亡しつつ流れ着いた先のマイアミで、ストリートレーサーとしてカリスマ的存在になっていたが、ある夜のレース後に、警官隊によって連行されてしまう。連行先のロサンゼルスでの強盗団捜査の指揮を執るFBI捜査官・ビルキンスの指示によるものであった。 過去の免罪の見返りとして麻薬組織の囮捜査を強要されたブライアンは、旧友のローマン・ピアースをパートナーとして捜査に乗り出すのだった。
違法なストリート・レースの最中に衝突事故を起こして逮捕されたショーンは、少年院行きを免れるために軍人の父を頼って日本へ。言葉や文化の違いに戸惑いを感じながら高校生活を始めた彼は、留学生のトウィンキーに誘われ、ドリフト・レースが行われる深夜の立体パーキングに赴く。
ドミニクは南米でガソリン運搬車を強奪するグループのリーダーを務めていたが、警察の捜査の手は彼にジワジワと伸びてきていた。それを感じ取った彼は仲間に解散を促し、一緒にいればレティを危険な目に遭わせることに悩み、黙って彼女の元を去ってしまう。その後、ドミニクは妹のミアから「レティが殺された」という衝撃的な報せにより、ある男への復讐のために危険を承知で再びアメリカへ舞い戻るのだった。 一方、ブライアンはマイアミでの活躍によってFBI入りを果たし、職務を果たす日々を過ごしていた。彼はとある麻薬密輸組織の捜査をしていたが、ドミニクが国境を越えて戻って来た事を知る。ブライアンにはその理由がわかっていた。複雑な思いを胸に彼は捜査を続けるが、その先で計らずもドミニクと再会することになる。追っている相手が同じだったのである。 しかし、以前の経緯と立場の違いから、二人は手を組むこと無く別々に相手を追い始め、そして麻薬組織のボスが仕切るストリート・レースにそれぞれ参加する。
麻薬王のブラガの逮捕に貢献したドミニクであるが、裁判において懲役25年の判決を言い渡される。だが護送中にブライアンと妹・ミアの手により逃亡に成功し、国際指名手配される。 ブラジルのリオデジャネイロに逃亡したブライアンとミアは昔の仲間のヴィンスと再会。麻薬取締局の押収した車の窃盗の仕事をする事になり、そこにドミニクも合流するが、仲間の裏切りにより襲われてしまう。その理由は、ドミニク達が盗んだ車に隠されたリオデジャネイロで最も強い権力をもつ悪徳実業家、エルナン・レイエスの闇金の流れを記録したマイクロチップにあった。 そんな中、ミアがブライアンの子を身籠もった事を知ったドミニクは、過去を消して家族で静かに暮らすのに必要な資金と資格を得る為に、レイエスの闇金1億ドルを強奪する計画を立てて世界中から過去、様々なヤマで出会った色々な分野の凄腕プロを集める。レイエスと癒着した警察署の金庫という突破困難な場所に隠されている現金を、彼らを執拗に追うホブスの米警官部隊やレイエスの手下の攻撃をかわしつつ、強奪する事が果たして出来るのか。
リオデジャネイロの犯罪王から100億円を、まんまと奪い取ったドミニクだったが、世界中で犯罪行為に手を染める巨大犯罪組織を追うFBI特別捜査官ホブスに協力を依頼される。ホブスの話によると、その犯罪組織に関わっているのはドミニクの死んだはずの元恋人レティだった。
前作においてオーウェン・ショウ率いる国際犯罪組織を仲間たちと打倒することに成功し、レティを取り戻すことに成功したドミニクであったが彼女の記憶喪失は戻らず、レティとの関係に苦悩する。また、息子のジャックの送迎を慣れない車で行うという平和な日々を送るブライアンであったが、かつての刺激を恋しく思う言動を妻のミアに打ち明ける。ミアは2人目の子供を身ごもっているが、ブライアンをより束縛してしまうのではないかと妊娠の件を打ち明けられていないことをドミニクに吐露する。
誰よりも仲間を愛し大切にしてきたドミニクの裏切りにより、彼らの結束は崩れようとしていた。だが、彼の行動には謎のサイバーテロリストが関与していることがわかる。レティやローマンらはドミニクを取り戻すため、最大の敵デッカート・ショウと手を組む。
ロサンゼルスで娘と暮らす元FBI特別捜査官のルーク・ホブスと、ロンドンで優雅な生活を送る元MI6エージェントのデッカード・ショウ。彼らもとに消息不明となったMI6の女性エージェント、ハッティの保護を求める政府の協力要請が入る。彼女は新型ウイルス兵器をテロ組織から奪還したが組織を率い肉体改造が施されたブリクストンに襲われ消息を絶った。また、彼女はショウの妹である。ホブスとショウは協力を拒否するがウイルス兵器回収のため仕方なく手を組む事になる。
レティ(ミシェル・ロドリゲス)と幼い息子のブライアンと共に穏やかに暮らすドミニク(ヴィン・ディーゼル)の前に、実の弟ジェイコブ(ジョン・シナ)が刺客となって現れ、次々に攻撃を仕掛けてくる。かつての宿敵サイファー(シャーリーズ・セロン)ともつながるジェイコブは、ある恐ろしい計画を実行しようとしていた。彼らの陰謀を阻止するため、ドミニクはファミリーと一丸となって立ち向かう。
長年にわたり、ドム・トレットと彼の家族は多くの任務に挑み、不可能と思われる困難に立ち向かい、道中の敵を知恵、勇気、そして腕で打ち負かしてきた。しかし、今度の相手は彼らが今まで対峙してきた中で最も手強い敵となる。過去から現れ、血による復讐心に燃え、ドムが愛する全てを永遠に破壊し尽くすことを目論んでいる。