Das Sprühflugzeug Dusty arbeitet auf einem Kornfeld und übt in der Freizeit Kunstflugmanöver. Darüber hinaus träumt Dusty von einer Karriere als Rennflieger, was jedoch Dustys Vorgesetzter Leadbottom, ein Doppeldeckeragrarflugzeug, und Dottie, ein Gabelstapler, der Mechaniker und Dustys Freundin ist, jedoch nicht goutiert wird. Dennoch trainiert er, unterstützt von seinem Kumpel Chug, einem Tanklaster, für das „Wings around the Globe“, das berühmteste und prestigeträchtigste Flugzeugrennen der Welt. Die Qualifikation indes gelingt nur knapp, weshalb sich Dusty an das Kampfflugzeug Skipper Riley wendet, um von diesem eine gute Ausbildung zu erhalten.
Im Rahmen dieser Ausbildung stellt sich heraus, dass Dusty an Höhenangst leidet. Gleichwohl reist der Protagonist nach Abschluss nach New York, um bei dem Rennen zu starten. Dort freundet er sich mit dem mexikanischen Rennflugzeug El Chupacabra an, das selbst wiederum in die deutsche Rennteilnehmerin Heidi verliebt ist. Dusty, der noch vor dem Start eine unangenehme Begegnung mit dem mehrfachen Sieger Ripslinger hat, verliebt sich in die indische Pan-Asiatische Meisterin Ishani.
Das anschließende Rennen streckt sich über sieben Etappen. Auf dem ersten Abschnitt von New York nach Island belegt Dusty aufgrund seiner Weigerung, in hohe Höhen aufzusteigen, den letzten Platz. Während der zweiten Etappe – mit Deutschland als Ziel – zeigt Dusty indes seine sportlich-faire Seite, als er den Rennteilnehmer Bulldog, dem in die Augen auslaufendes Öl die Sicht nimmt, vor dem Absturz bewahrt. Gleichwohl fliegt Dusty erneut als Letzter ein.
Die dritte bis fünfte Etappe führen die Renngemeinschaft erst in die indische Stadt Agra, von dort aus nach Nepal und schließlich weiter nach Shanghai. Für die Passage in Indien gibt der pan-asiatische Champion Ishani Dusty den Tipp, um das Taj Mahal zu fliegen (im Film „Garage Mahal“ genannt). Für die weitere Route durch den Himalaya lautet die Empfehlung, dem „Stahlkompass“ alias den Eisenbahnstrecken zu folgen, um tiefzufliegen statt in die Höhen des Himalaya aufzusteigen. In der Folge entpuppt sich dieser Ratschlag aber als absichtliche Fehlinformation, da Dusty auf Tunnel stößt, die ihn beinahe aufhalten. Er kann diese Hürden jedoch meistern, erobert den ersten Platz in der Gesamtführung und behält ihn auch bis Shanghai. Dort unterstützt Dusty seinen neuen, mexikanischen Freund El Chupacabra dabei, mit einem romantischen Lied Heidi für sich zu gewinnen.
Für die sechste Etappe, die über den Pazifik führt, sabotieren Ned und Zed, die Handlanger Ripslinger, Dustys Navigationsantenne. Aufgrund dieser Manipulation verliert er die Orientierung und stößt, bereits knapp an Treibstoff, auf den Flugzeugträger USS Flysenhower, auf dem er notlanden und seinen Tank wieder auffüllen kann. Dort findet er außerdem Informationen über die Kriegskarriere seines kurzzeitigen Lehrmeisters Skipper Riley, dem der Ruf als Veteran vieler Einsätze anhaftet – der aber tatsächlich nur auf eine Mission zurückblicken kann. Angesichts eines nahenden Unwetters kann Dusty jedoch nicht länger auf dem Flugzeugträger verweilen und muss abheben. In dem Sturm stürzt Dusty dann ins Meer, wird jedoch gerettet und mit schweren Beschädigungen nach Mexiko geflogen. Dort erzählt Skipper ihm die wahre Geschichte, warum es nur bei einer Mission geblieben ist: Skipper Riley habe Auszubildende bei einem Angriff auf die japanische Marine angeführt, kehrte jedoch als einziges Flugzeug lebend zurück – und habe daher massive Schuldgefühle. Angesichts der scheinbar ausweglosen Situation aufgrund des Absturzes erwägt Dusty, das Rennen vorzeitig abzubrechen. Seine Freunde, darunter der von ihm zuvor gerettete Bulldog, ermutigen ihn jedoch, weiterzumachen, und spenden auch Ersatzteile.
Die siebte und letzte Etappe führt zum Ausgangspunkt New York zurück. Der Versuch Ripslingers, gemeinsam mit seinen Handlangern Ned und Zed Dusty sprichwörtlich aus dem Rennen zu schießen, endet erfolglos, da sich Skipper Riley, der seine Schuldgefühle überwunden und vom Boden wieder in die Luft gefunden hat, einmischt. Um in einem dramatischen Finale zum in Führung liegenden Risplinger noch aufzuholen, sieht sich Dusty gezwungen, seine Höhenangst zu überwinden und in den Jetstream, Starkwindbänder im Bereich der oberen Troposphäre, aufzusteigen. Kurz vor dem Ziel reduziert Ripslinger seine Geschwindigkeit, um für die Kameras ein gutes Motiv abzugeben. Dies gibt indes Dusty die Möglichkeit, an ihm vorbei- und als Sieger einzuziehen.