Hanté par le souvenir de son père, pilote d'une bravoure exemplaire disparu au Vietnam, Pete Maverick Mitchell, un as de l'aviation, aime le risque et la performance au point d'être considéré par ses supérieurs comme une tête brûlée. Aux commandes de son chasseur-bombardier F-14, comme sur sa puissante moto, il ne cesse de jouer avec la mort, calculant les risques au plus juste. Ce qui ne l'empêche d'être retenu, avec son ami et coéquipier Nick Goose Bradshaw, pour suivre un stage dans la prestigieuse école de Top Gun, en Californie, qui forme l'élite de l'aéronavale américaine. Au mess, Pete rencontre peu après son arrivée la charmante Charlie Blackwood. Il s'éprend aussitôt d'elle, sans savoir qu'elle est l'astrophysicienne chargée à l'école des cours théoriques...