F1: The Movie vertelt het verhaal van Sonny Hayes, een voormalige Amerikaanse Formule 1-talent die na een ernstig ongeluk zijn carrière moest opgeven. Jaren later leeft hij een zwervend bestaan als racer-for-hire, worstelend met verslaving en persoonlijke problemen. Zijn oude teamgenoot en eigenaar van het APXGP F1-team, Rubén Cervantes, vraagt Sonny om terug te keren naar de Formule 1 om het noodlijdende team te redden. APXGP staat laatste in het wereldkampioenschap en moet een race winnen om te overleven.

Sonny gaat akkoord en ontmoet in het team de ambitieuze rookie Joshua Pearce, de technisch directeur Kate McKenna en teammanager Kaspar Smolinski. Joshua is arrogant en faalangstig omdat zijn plek op het spel staat. Sonny worstelt met de moderne technologie maar brengt waardevolle inzichten en oude-schooltrainingsmethoden mee. Tijdens de races ontstaan conflicten tussen Sonny en Joshua, die zich ontwikkelen naarmate ze leren samenwerken.

Het team ondergaat technische uitdagingen en controverses, waaronder een klacht over illegale updates aan de auto. Sonny raakt betrokken bij een ongeluk en wordt uit het team gezet. Ondertussen wordt Joshua gedwongen zijn rijstijl aan te passen en groeit hij in volwassenheid. De climax speelt zich af tijdens de seizoensfinale in Abu Dhabi, waar het team alles op het spel zet. Sonny scoort zijn eerste overwinning, redt het team van verkoop, en sluit vrede met Joshua en Kate.

De film laat de harde realiteit van Formule 1 zien, met intense races, persoonlijke drama’s en de strijd om succes en loyaliteit in de wereld van topsport. Het is een emotioneel en visueel indrukwekkend verhaal over tweede kansen en het najagen van dromen.