En la película, Dominic Toretto (Diesel) y el agente del FBI Brian O'Conner (Walker) se ven obligados a trabajar juntos para vengar el asesinato de la amante de Toretto, Letty Ortiz (Rodríguez) y detener al narcotraficante Arturo Braga.
[4] Lin, Morgan y el compositor Brian Tyler regresaron a sus papeles de Tokyo Drift.
En ese momento, Dom logra hacer que Letty suba al camión de gasolina para luego aplicar nitrógeno líquido a los ganchos del tanque.
Dom le dice Letty que salte, pero en ese momento, el conductor del camión se percata de que hay una curva y un acantilado al frente y el camión va demasiado rápido para detenerse a tiempo.
Letty le recuerda la frase de «Correr o morir», diciéndole que saldrán adelante juntos como siempre y luego se besan.
En Los Ángeles, Brian O'Conner (Paul Walker) ahora trabaja como agente federal, ya que después de atrapar al narcotraficante argentino, Carter Verone (Cole Hauser), en la segunda entrega en Miami, junto con su amigo, Roman "Rome" Pearce (Tyrese Gibson), logró que todos los antecedentes de ambos fuesen borrados.
Luego de una persecución a pie, Brian consigue atraparlo y obtiene un nombre; David Park.
Mientras tanto, Dom logra refugiarse en Panamá, y un día, mientras repara su auto, recibe una llamada de su hermana, Mia Toretto (Jordana Brewster), diciéndole que Letty había sido asesinada.
Horas más tarde, Dom visita a Mia en su casa, la cual es constantemente vigilada por la policía.
Él observa en su viejo garaje un Dodge SuperCharger R/T 1970 modificado, con un motor con inyección electrónica, gracias a Letty.
Dada la circunstancia, Letty recuperó el Charger que Dom chocó en la primera entrega, lo reconstruyó y modificó, pero no pudo terminarlo.
El agente Stasiak piensa que Park no es alguien importante, sin embargo, Brian piensa que no es así; debido a que sin Park, Braga no tendría corredores para mover las drogas, pero ante la cantidad enorme de personas con ese nombre en la ciudad, Brian decide buscar en los registros de tránsito; modificaciones ilegales o carreras callejeras.
Mientras tanto, Mia es llevada al interrogatorio del FBI por el agente Stasiak para que les dé información sobre Dom.
Brian decide ir en búsqueda del auto hasta que lo encuentra, pero irónicamente, Dom llega primero y lo empieza a atacar para obtener respuestas.
Brian sigue a Campos para obtener pistas sobre Braga, mientras que Dom se va al garaje del bar.
Al día siguiente, Brian le entrega a la agente Trinh los dos vasos que tenían Campos y Braga en el bar, con huellas digitales para que empiece a buscar, no solo por la Interpol, sino también por diferentes agencias de la ley en todo el mundo.
Luego, los cuatro corredores del equipo de Braga, conformados por Dom, Brian, Malik Herzon (Neil Brown Jr.)
El equipo se sincroniza, pero antes de irse, Gisele le dice a Dom que vaya con Dios.
Momentos después, el equipo conformado por Dom, Brian, Tash y Malik aceleran sus autos pasando el Barranco del Legardo, hacia la frontera de Estados Unidos con México, aprovechando la oscuridad de la noche para evitar ser vistos.
Pero justo entonces, Dom comienza a reírse del asunto y Fenix le pregunta diciendo: "¿Ahora qué?
Ante esta situación infortunada, un Dom completamente enfurecido por la revelación, protagoniza una brutal pelea con él, por no decirle que Letty era una agente encubierto, pero finalmente en el clímax del combate entre ambos, el mismo Brian le confiesa que ella lo hizo por Dom y donde también le explica que Letty se ofreció para entregarle a Braga, a cambio de limpiar su nombre, queriendo que Dom volviera para poder estar juntos, pero debido a esta confesión y muy decepcionado por haberle ocultado la verdad, Dom se marcha furioso del lugar.
La policía y el FBI esperan la señal de Brian para atrapar a Braga.
Les pregunta por la mercancía y Brian le dice que la verán cuando se vean con Braga.
Al día siguiente, Brian, Stasiak, Trinh y Penning, hablan con los jefes superiores del FBI, diciendo que siempre tuvieron a Braga bajo sus narices, por desgracia, ahora se escapó y Dom seguramente cruzó la frontera.
Mia vuelve con Brian y le pregunta a Dom cómo se despide de su único hermano.
Brian rompe el muro del túnel para poder cruzar la frontera, mientras Fénix intenta salvar a Braga.
Fénix cree que Brian murió en el volcamiento e intenta ayudar a Braga.
El consenso de los críticos del sitio dice: "Si bien Fast and Furious presenta la acción y las acrobacias necesarias, los realizadores no han logrado proporcionar una historia competente ni personajes convincentes".
[22] Escribiendo para The Hollywood Reporter, Kirk Honeycutt la llamó "la primera secuela verdadera del grupo.
[23] Betsy Sharkey del Los Angeles Times lo consideró una "extraña pieza de nostalgia, donde, sin disculpas, los autos rápidos todavía gobiernan y el combustible se quema con abandono".