Deux ans après les événements de Fast and Furious 8, l'agent fédéral Luke Hobbs et l'ex-militaire britannique, Deckard Shaw, devenu mercenaire, doivent s'allier pour mettre un terme à une nouvelle menace émergeant du cyber-terroriste renforcé, appelé Brixton à qui on a volé un virus qui peut tuer la moitié de la population.
Après les attentats du 11 septembre 2001, la CIA se lance dans la guerre contre le terrorisme en pratiquant notamment des interrogatoires brutaux voire sadiques sur les détenus arrêtés et emprisonnés. Membre importante du Parti démocrate, la sénatrice Dianne Feinstein charge l'un de ses hommes, Daniel J. Jones, de mener une enquête sur leurs méthodes douteuses et immorales, dissimulées au peuple américain. Son investigation explosive révèle leur technique d'interrogatoire renforcée protégée et adoubée par le gouvernement américain, qui donna leur soutien et leur accord à la CIA pour qu'elle torture les suspects afin de leur soutirer des informations capitales. Après plusieurs années de recherches prouvant l'existence de ces pratiques cruelles passées sous silence, Jones rédige un rapport d'environ 500 pages, commandé par la United States Senate Select Committee on Intelligence, mais sa publication s'avère plus compliquée que prévu. En effet, la Maison-Blanche et la CIA mettent tout en œuvre pour étouffer les révélations de son enquête.
Le 27 juin 1976, le vol Air France 139, venant de Tel Aviv en Israël, transporte 246 passagers (dont une majorité d'Israéliens) et douze membres d'équipage. L'appareil décolle d'Athènes pour rejoindre Paris. Mais le vol est détourné par quatre révolutionnaires, deux Palestiniens membres du Front populaire de libération de la Palestine et deux Allemands, dont le bras droit de Carlos, appartenant aux Revolutionäre Zellen, qui prennent le contrôle de l'avion et le détournent vers Entebbe en Ouganda où ils atterrissent à l'aéroport international d'Entebbe.
Après les attentats du 11 septembre 2001, une équipe composée d'agents de la CIA et des forces spéciales américaines, menées par le capitaine Mitch Nelson, est envoyée en Afghanistan. Ils collaborent avec le général afghan Abdul Rachid Dostom pour tenter de démanteler les talibans.
Cinq personnes sont bloquées dans un ascenseur de la tour nord du World Trade Center au matin du 11 septembre 2001, et tentent de s'échapper avant l'effondrement du bâtiment.
L'histoire vraie de l'hôtesse de l'air de 22 ans, Neerja Bhanot (Sonam Kapoor), tuée à Karachi en 1986, lors du détournement du vol 73 Pan Am, dans lequel elle était chef de cabine, alors qu'elle sauvait la vie de 360 passagers.
Le 15 janvier 2009, le capitaine Chesley Sully Sullenberger, dit « Sully », et son copilote Jeff Skiles, qui travaillent pour US Airways, montent à bord du vol 1549 de cette compagnie pour relier l’aéroport de LaGuardia et l’aéroport international Charlotte Douglas. Trois minutes après le début du vol, à une altitude de 2 800 pieds (environ 850 m), l’Airbus A320 heurte une volée d’oiseaux, ce qui désactive les deux moteurs. Avec des moteurs arrêtés et se jugeant dans l’impossibilité d’atteindre les aéroports voisins (celui de Teterboro étant le plus proche), il amerrit avec l’avion sur le fleuve Hudson. L’équipage et les passagers sortent de l’appareil sans qu’il y ait de victimes. La presse et le public saluent le pilote comme un héros, mais l’incident continue à le travailler et il vit dans un rêve un rêve où l’avion vient s’écraser sur un bâtiment.
Au cours d'un vol sans escale New York - Londres, le marshal Bill Marks chargé de la sécurité du vol reçoit des SMS d'un inconnu réclamant 150 millions de dollars sur son compte en banque. Une personne de l'avion sera assassinée toutes les 20 minutes s'il ne verse pas l'argent.
L'étudiante Chloe Steele (Cassi Thomson) a pris un vol pour retrouver sa famille dont son père, le pilote Rayford Steele (Nicolas Cage), afin de le surpendre pour sa fête d'anniversaire. Sa mère l'appelle cependant pour l'informer que son père ne pourra pas être présent. À l'aéroport, Chloé rencontre un journaliste, Cameron. Surviendront alors des événements qu'ils ne comprendront pas : la disparition inexpliquée de millions de personnes.
Antoine et Julie se retrouvent par hasard installés côte à côte dans l'avion qui les ramène de New-York à Paris où Julie doit épouser Franck. Problème, son voisin de vol n'est autre que son ex, avec qui elle a vécu une liaison merveilleuse et chaotique quelques années plus tôt. Comment Antoine utilisera-t-il ces sept heures de vol pour tenter de la séduire à nouveau ? Ils revivent leur rencontre, leur amour, leur rupture, prétexte à autant de scènes extravagantes, mordantes et romantiques qui vont faire de ce voyage le plus émouvant de leur vie.
Un Airbus A340 de la compagnie espagnole fictive Península décolle pour Mexico. Un problème technique empêche un des trains d'atterrissage de sortir, ce qui oblige l'avion à rebrousser chemin et à tourner en rond au-dessus de l'Espagne. Les tours de contrôle appelées au secours refusent de le recevoir, seul l'aéroport de La Mancha désaffecté pourrait être libre pour un atterrissage d'urgence. Les passagers de la classe économique ont été drogués par les stewards pour éviter qu'ils paniquent. Les passagers de la classe affaire et les membres d'équipage, pensant vivre leurs dernières heures, s'adonnent à leurs fantasmes sexuels en toute liberté.
Un mystérieux virus a détruit toute civilisation. Les rescapés vivent dans la ville de Montréal, qui, étrangement, est référée à New York selon les plaques d'immatriculation. fortifiée protégée par d'épais murs en bétons gardés jour et nuit. Ils craignent ceux qui étaient leurs semblables, devenus des monstres dévoreurs de chair. R est un zombie qui — contre toute attente — semble conscient de sa condition de mort-vivant. Du reste, il ne se rappelle cependant plus son prénom, seulement qu'il commençait par la lettre "R". Un jour, qu'il part chasser en compagnie de ses semblables, ils attaquent à l'intérieur d'un bâtiment un groupe d'humains venus se ravitailler en vivres et médicaments. Bien qu'il ne souhaite pas leur faire de mal, R ne peut néanmoins pas réprimer la faim commune aux zombies et agresse donc Perry, un jeune homme dont il dévore le cerveau. Non seulement le meilleur morceau mais également une manière de s'approprier ses souvenirs, ses pensées et ses idées pour se sentir à nouveau humain.
À New York le jeune Oskar Schell rentre chez lui, selon la consigne de son école. Tandis qu'il écoute les messages sur le répondeur téléphonique, il regarde la télévision qui retransmet en direct les attentats du 11 septembre 2001 où son père disparaît dans l'effondrement des tours du World Trade Center. Après s'être renfermé sur lui-même, il retrouve la dernière consigne que celui-ci lui avait laissée : « n'abandonne pas ». L'enfant se lance alors dans la résolution d'une énigme, comme son père Thomas Schell lui avait appris à le faire : que peut bien ouvrir la clé qu'il vient de trouver dans un vase que son père avait caché ? Qui est l'homme d'origine afro-américain dont le nom apparaît sur l'enveloppe contenant la clé ? Persuadé qu'il trouvera un dernier message du disparu, Oskar rencontre des membres de la communauté afro-américaine de New York, aidé par un vieux locataire de sa grand-mère, qui ne parle pas et ne communique que par des petits mots écrits sur un calepin.