Pada tahun 2012, kondisi ekonomi United States yang runtuh dan meningkatnya angka kejahatan membuat penjara swasta semakin menjamur. Salah satunya adalah Terminal Island Penitentiary, yang dipimpin Warden Claire Hennessey. Ia meraup keuntungan besar dari siaran langsung Death Race, ajang balapan brutal selama tiga hari di mana para narapidana mengendarai mobil bersenjata di lintasan penuh jebakan demi memenangkan kebebasan.

Tahun 2020, pembalap misterius bertopeng bernama Frankenstein hampir mencapai garis finis, dikejar rivalnya 'Machine Gun Joe'. Navigatornya, Case, memperingatkan bahwa senjata mobil mereka rusak dan meminta berhenti. Namun karena hanya butuh satu kemenangan lagi untuk bebas, Frankenstein tetap melanjutkan. Case akhirnya keluar dari mobil sebelum Joe menghancurkan kendaraan tersebut dan menewaskan Frankenstein.

Di tempat lain, Jensen Ames, mantan narapidana yang kini bekerja sebagai buruh pabrik, kesulitan menghidupi keluarganya. Setelah pabrik tempatnya bekerja tutup dan terjadi kerusuhan, ia pulang ke rumah untuk menemui istrinya, Suzy, dan bayi mereka, Piper. Namun seorang pria bertopeng menyerangnya hingga pingsan. Saat sadar, Jensen menemukan dirinya memegang pisau berlumuran darah, sementara Suzy sudah tewas. Ia pun ditangkap dan dijebak atas pembunuhan tersebut, lalu dijatuhi hukuman penjara seumur hidup, sementara anaknya masuk panti asuhan.

Enam bulan kemudian, Jensen dipindahkan ke Terminal Island. Di sana, Hennessey menawarkan kebebasan jika ia mau menggantikan Frankenstein di Death Race dan memenangkan satu balapan. Jensen setuju dan bergabung dengan tim mekanik Frankenstein yang mulai curiga bahwa ia hanya dimanfaatkan untuk menaikkan rating acara.

Di hari pertama balapan, Jensen kembali bertemu Case, yang mengungkap bahwa senjata mobil mereka снова bermasalah. Fokus Jensen buyar saat ia mengenali salah satu pembalap, Pachenko, sebagai pembunuh istrinya. Ia pun finis di posisi terakhir.

Setelah balapan, Jensen menghadapi Pachenko yang mengaku bahwa Hennessey-lah yang menyuruhnya menjebak Jensen agar bisa dijadikan pengganti Frankenstein. Namun sebelum situasi memanas, mereka dihentikan oleh tangan kanan Hennessey, Ulrich.