Dominic Toretto (Vin Diesel) si trova nella Repubblica Dominicana dove, assieme a Letty (Michelle Rodríguez) e il suo nuovo gruppo di tirapiedi, si mette a rapinare tir che trasportano benzina. Dopo la riuscita di un ultimo colpo, il suo amico Han (Sung Kang) gli suggerisce di andarsene per evitare una possibile cattura. Dom accetta e si rifugia in Panama, mentre Han accenna ad un suo possibile ritorno a Tokyo. Dopo essersi rifugiato a Panama per un lungo e imprecisato periodo di tempo, Dom riceve una telefonata di sua sorella Mia (Jordana Brewster) che gli rivela che Letty è stata assassinata. Dopo essere stato presente (seppur da lontano, per evitare la cattura) al funerale di Letty tenutosi a Los Angeles, Dom si mette sulle tracce dell'assassino di Letty. Viene a sapere che si tratta di un gregario di un certo Braga (John Ortiz) e l'unico modo per arrivare a lui è entrare nel suo giro. Nel frattempo anche Brian O'Conner (Paul Walker), reintegrato nella polizia, è sulle tracce di Braga. Sia Dom che Brian capiscono che l'unico modo per entrare nel giro è vincere una corsa. In qualche modo entrambi riescono nell'intento e, dopo aver collaborato con la polizia federale alla cattura di Braga, Dom riesce a scoprire che l'assassino di Letty è Fenix (Laz Alonso). Dopo aver vendicato la morte di Letty, Dom decide di non scappare più, facendosi quindi catturare dalla polizia, e, nonostante abbia collaborato per la cattura di Braga, viene condannato a venticinque anni di carcere per i suoi reati precedenti. Il film si conclude con Dom, trasportato in prigione su un bus, e la sopraggiunta delle auto con a bordo Mia, Brian e altri amici di Dom, pronti a liberarlo, questa ultima scena viene poi ripresentata nel sequel (Fast & Furious 5)
