Setelah perampokan di Rio, Dominic Toretto dan timnya menyebar ke seluruh dunia: Dominic tinggal bersama Elena; adiknya Mia dan Brian O'Conner dikaruniai seorang putra, Jack; Gisele dan Hang pindah ke Tokyo, dan Roman dan Tej hidup mewah.
Agen Diplomatic Security Service (DSS) Luke Hobbs dan rekannya Riley menyelidiki serangan ke konvoi militer Rusia dan meyakini mantan anggota United Kingdom Special Forces Owen Shaw dan krunya sebagai pelakunya. Hobbs melacak Dominic dan meminta bantuannya untuk menangkap Shaw; Dominic setuju setelah Hobbs memperlihatkan foto mantan kekasih Dominic, Letty Ortiz, yang ia duga sudah mati. Dominic mengumpulkan teman-temannya dan mereka menerima misi ini dengan syarat catatan kriminal mereka diputihkan dan mereka diizinkan pulang ke Amerika Serikat; Mia dan Elena tinggal bersama Jack.
Tim dipancing ke tempat persembunyian Shaw di London oleh salah satu tangan kanannya. Mereka dan kepolisian ternyata dijebak, sementara rekan-rekan Shaw melakukan perampokan di tempat lain. Shaw kabur dengan mobil, meledakkan tempat persembunyiannya, dan membuat polisi tidak berkutik. Dominic, Brian, Tej, Han, Gisele, Hobbs, dan Riley mengejarnya. Letty datang membantu Shaw dan menembak Dominic sebelum kabur. Di markas mereka, Hobbs memberitahu tim Dominic bahwa Shaw mencuri komponen untuk merakit alat Nightshade yang dapat memadamkan listrik satu negara; ia berusaha menjualnya ke penawar tertinggi. Sementara itu, upaya Shaw untuk mengetahui tim lawannya mengungkapkan fakta hubungan Letty dengan Dominic, namun Letty diketahui menderita amnesia.
Roman, Han, Gisele, dan Riley menyelidiki anak buah Shaw dan mengetahui hubungan Shaw dengan Arturo Braga, bos narkoba yang ditahan Brian. Brian pulang ke Amerika Serikat sebagai tahanan agar bisa bertemu Braga. Braga mengatakan bahwa Brian bisa menemui Shaw jika Shaw sendiri ingin menemuinya. Ia juga mengungkapkan bagaimana Letty selamat dari ledakan yang diduga menewaskannya. Shaw hendak membunuhnya, tetapi setelah tahu Letty hilang ingatan, ia merekrutnya. Dibantu mantan rekan di FBI, Brian bebas dari penjara. Di London, Dominic bertarung melawan Letty dalam ajang balap jalanan. Setelah itu, keduanya berbicara dan Dominic mengembalikan kalungnya. Setelah Letty pergi, Shaw tiba dan menawarkan agar Dominic dan timnya bebas pergi, namun Dominic menolak pergi tanpa Letty.
Tej melacak serangan Shaw selanjutnya ke sebuah pangkalan militer NATO di Spanyol. Shaw dan timnya menyerang konvoi militer yang mengangkut cip komputer untuk menyelesaikan perakitan Nightshade-nya. Dominic dan timnya datang menyerobot mereka, sedangkan Shaw, dibantu Letty dan Jah, mengendarai tank dan mulai menggilas mobil di jalan. Roman berusaha mengikatkan mobilnya dengan tank, lalu didorong Brian keluar jembatan, sehingga tanknya terbalik. Letty terlempar dari tank dan Dominic berusaha menyelamatkannya. Shaw dan timnya berhasil ditangkap, namun ia mengungkapkan bahwa orang-orangnya sudah menculik Mia. Mereka terpaksa membebaskan Shaw, dan Riley (ternyata anak buah Shaw) pergi bersama mereka; Letty memutuskan untuk tetap bersama Dom. Shaw dan timnya menaiki pesawat kargo saat masih berjalan di landasan sambil dikejar Dominic dan timnya. Dominic, Letty, Brian, dan Hobbs menaiki pesawat; Brian menyelamatkan Mia dan mereka keluar pesawat menggunakan mobil. Pesawat berusaha lepas landas tetapi tertahan oleh kabel yang terikat dengan kendaraan yang dikemudikan Han, Gisele, Roman, Tej, Brian, dan Mia. Gisele mengorbankan dirinya untuk menyelamatkan Han. Letty membunuh Riley dan ia dan Hobbs lompat ke mobil di bawahnya. Dominic mengejar Shaw dan cip komputer yang dipegangnya. Shaw terlempar dari pesawat, sedangkan pesawat itu sendiri jatuh. Dom mengendarai mobil yang tersisa melintasi hidung pesawat dan bertemu teman-temannya. Cip tersebut dikembalikan ke Hobbs sebagai jaminan pengampunan mereka.
Setelah itu, Dominic dan timnya pulang ke Amerika Serikat. Hobbs dan Elena datang untuk mengkonfirmasi bahwa mereka bebas dari tuduhan kriminal apapun. Sebelum Dominic dan timnya makan siang, ia bertanya apakah Letty merasa kenal dengan suasana saat ini; Letty menjawab tidak, tetapi ia merasa sudah di rumah.
Di adegan akhir kredit, saat Han dikejar-kejar di Tokyo, ia ditabrak mobil asing, sehingga mobilnya meledak dan menewaskannya. Pengemudi mobil asing tersebut menyingkir dari lokasi kejadian dan meninggalkan pesan ancaman untuk Dominic.
