Un avion de chasse F-86 Sabre est dérobé sur un aérodrome par un groupe de mercenaires du KGB, suivi d'une poursuite intense mais infructueuse menée par les forces de sécurité. Le lendemain, l'agent du FBI Bruce Walsh ordonne au capitaine Braddock, à Chaney et à l'équipage du Blue Thunder de participer immédiatement à une recherche approfondie de l'avion de chasse disparu. Ce dernier, après modifications, pourrait être transformé en une arme redoutable, impossible à récupérer pour le gouvernement. Chaney est mécontent du manque d'informations substantielles fournies par Walsh concernant le détournement, mais Walsh se justifie en prétextant qu'Apex a pleinement approuvé la collaboration du FBI dans cette affaire. Tout au long de sa mission, Chaney entame rapidement une relation amoureuse et intime avec l'assistante de Walsh, Kate Cunningham, qui, malheureusement, est tuée peu avant d'arriver chez Chaney, murmurant les mots « KGB ». La traque prend alors une tournure encore plus vengeresse, mais lorsque l'emplacement du jet Sabre est révélé, Blue Thunder…