Film Sky Force mengangkat kisah peperangan udara yang menegangkan antara India dan Pakistan. Cerita dibuka pada tahun 1971, ketika Angkatan Udara Pakistan melancarkan serangan mendadak ke pangkalan udara India akibat konflik Kashmir. Sebagai balasan, India berhasil menangkap seorang pilot Pakistan bernama Ahmed. Saat diinterogasi, Group Captain K. O. Ahuja mengetahui bahwa Ahmed pernah mendapat penghargaan karena menewaskan seorang perwira India dalam perang tahun 1965.

Cerita kemudian mundur ke tahun 1965, di mana Ahuja bertugas bersama timnya di Tiger Squadron, pangkalan Adampur. Salah satu pilotnya, T. K. Vijaya alias Tabby, dikenal sering melanggar aturan namun memiliki kemampuan luar biasa dan jiwa patriotisme tinggi. Tabby sangat menghormati Ahuja sebagai mentor, sementara Ahuja melihat sosok adik yang telah tiada dalam diri Tabby.

Situasi semakin memanas ketika diketahui Amerika Serikat memperkuat militer Pakistan dengan memberikan 12 pesawat tempur canggih Star Striker. Berdasarkan informasi rahasia, Ahuja diperintahkan melakukan misi pengintaian melintasi perbatasan bersama Tabby. Dalam misi tersebut, mereka menemukan persenjataan besar di wilayah perbatasan Pakistan. Meski terdeteksi, Tabby berhasil mengambil foto-foto penting.

Setelah menganalisis bukti tersebut, Ahuja menyarankan agar India menyerang lebih dulu. Namun, usulan itu ditolak karena pertimbangan politik dan isu hak asasi manusia. Tak lama kemudian, Pakistan benar- benar melancarkan serangan malam hari yang menghancurkan pangkalan udara India dan menewaskan banyak prajurit.

Sebagai balasan, pemerintah India merancang misi besar untuk menghancurkan pangkalan udara utama Pakistan, termasuk pesawat Star Striker yang ditempatkan di Sargodha. Operasi ini diberi nama 'Sky Force'. Namun, misi tersebut sangat berisiko karena keterbatasan bahan bakar pesawat India yang tidak cukup untuk perjalanan pulang.

Ahuja membentuk tiga tim untuk menjalankan misi tersebut, tetapi atas perintah atasannya, Tabby tidak dilibatkan dan hanya ditempatkan sebagai cadangan. Misi akhirnya berhasil dan para pilot kembali dengan selamat. Namun, Ahuja terkejut saat mengetahui bahwa Tabby nekat lepas landas tanpa izin dan kini dinyatakan hilang.

Pemerintah India justru menganggap Tabby sebagai pembangkang dan tidak serius mencarinya. Di sisi lain, Geeta, istri Tabby, meminta Ahuja menepati janjinya untuk menjaga suaminya seperti adik sendiri. Meski berusaha keras, Ahuja kesulitan mendapatkan dukungan karena pemerintah berusaha menutupi kasus tersebut dan menyalahkan Tabby atas nasibnya sendiri.