En 1959, Carroll Shelby (Matt Damon) está en la cima del mundo tras ganar la carrera más difícil del automovilismo, las 24 horas de Le Mans. Pero su mayor triunfo ve acompañado seguidamente de un duro golpe -los médicos le advierten al intrépido tejano que tiene una cardiopatía que le impedirá pilotar. En lugar de hundirse Shelby se reinventa ingeniosamente como diseñador de coches y comercial en una fábrica de Venice Beach con un equipo de ingenieros y mecánicos entre los que se encuentran el irascible conductor de pruebas Ken Miles (Christian Bale). Premiado piloto de carreras de nacionalidad británica, Miles es un hombre de familia y es brillante al volante, pero también desmesuradamente franco, arrogante, e inflexible.

Cuando un vehículo de Shelby sorprende en Le Mans frente al venerable italiano Enzo Ferrari, Ford Motor Company recluta al visionario para diseñar el coche de carreras más avanzado, una máquina capaz de ganarle incluso a Ferrari en la implacable pista francesa. Listos para triunfar aunque tienen todas las de perder, Shelby, Miles y su ecléctico equipo desafiarán las interferencias corporativas, las leyes de la física y hasta sus demonios personales para desarrollar un vehículo revolucionario capaz de vencer a todos sus competidores. Pero su incansable esfuerzo tendrá sus consecuencias -para estos valientes la victoria tiene un precio.