Dusty Crophopper adalah pesawat penyemprot hama yang takut ketinggian, tetapi bermimpi menjelajahi dunia. Demi mewujudkan impian itu, ia diam-diam berlatih menjadi pembalap dan mengikuti seleksi turnamen Wings Around the Globe. Meski awalnya gagal lolos, Dusty mendapat kesempatan setelah peserta lain didiskualifikasi karena pelanggaran bahan bakar.

Untuk menghadapi balapan besar itu, Dusty dilatih Skipper Riley, mantan pesawat tempur legendaris. Berkat latihan keras, Dusty mulai menunjukkan kemampuan hebat saat terbang rendah. Di arena balap, ia bertemu rival tangguh seperti juara bertahan Ripslinger, Ishani, Bulldog, Rochelle, dan El Chupacabra.

Saat perlombaan dimulai, Dusty sempat kesulitan menghadapi cuaca ekstrem dan rute berat. Namun ia mulai mencuri perhatian ketika rela kehilangan posisi demi menyelamatkan Bulldog yang mengalami gangguan mesin. Aksi heroik itu membuat banyak peserta mulai menghormatinya, sementara Ripslinger merasa terancam.

Dusty terus naik peringkat dan bahkan beberapa kali finis terdepan. Karena iri, Ripslinger bersama kaki tangannya mencoba menjatuhkan Dusty saat etape melintasi Samudra Pasifik. Dusty tersesat dan nyaris kehabisan bahan bakar sebelum akhirnya diselamatkan. Dalam perjalanan itu, ia juga mengetahui masa lalu Skipper yang trauma karena kehilangan seluruh timnya dalam perang.

Di balapan final, Dusty kembali turun lintasan meski pesawatnya rusak. Dengan bantuan Skipper yang akhirnya berani terbang lagi, Dusty menghadapi Ripslinger hingga garis akhir. Ia sukses mengalahkan rasa takut pada ketinggian, menyalip rivalnya, dan keluar sebagai juara dunia.