Der Plot stellt das Verhältnis von Niki Lauda und James Hunt dar. Dabei treten beide abwechselnd als Ich-Erzähler auf. Lauda betrachtet die Ereignisse distanziert aus der heutigen Gegenwart, während Hunt die Sicht eines Erzählers direkt in der filmischen Gegenwart einnimmt.
Lauda und Hunt begegnen einander erstmals 1970 bei einem Formel-3-Rennen auf dem Crystal Palace Circuit. Früh werden die höchst unterschiedlichen Charakterzüge der beiden Fahrer deutlich: Hunt ist ein Lebemann mit Playboy-Attitüde, Lauda hingegen ein technikbegabter Perfektionist. Als Lauda später auf eigene Kosten in die Formel 1 wechselt, beschließt auch der Rennstallbesitzer Lord Alexander Hesketh, mit Hunt als Fahrer in der Königsklasse anzutreten. Während Lauda mit viel Ehrgeiz und technischem Sachverstand in das Topteam Scuderia Ferrari aufsteigt und mit diesem 1975 Weltmeister wird, muss der eher disziplinlose Hunt vom Cockpit des technisch unterlegenen Hesketh-Autos machtlos zusehen. Nach der finanziellen Pleite von Hesketh steht Hunt sogar ohne Vertrag für die Formel-1-Saison 1976 da. Er reagiert depressiv und wendet sich dem Alkohol zu, was zum Scheitern seiner Ehe führt. Seine Ehefrau Suzy Miller wendet sich Richard Burton zu.
Die Wende kommt für Hunt, als er nach der kurzfristigen Absage des Piloten Emerson Fittipaldi ein Cockpit bei McLaren Racing übernimmt und damit plötzlich realistische Chancen hat, um die Formel-1-Weltmeisterschaft 1976 mitzufahren. Die dramatischen Ereignisse dieser Saison bilden den Kern der Handlung von Rush – Alles für den Sieg. Titelverteidiger Lauda gewinnt die ersten Rennen souverän. Hunt wird nach seinem ersten Saisonsieg aufgrund eines Hinweises von Lauda an die Marshals wegen einer geringfügigen Überschreitung der zulässigen Fahrzeugbreite disqualifiziert. Die daraufhin notwendigen Änderungen am McLaren werfen Hunt weiter zurück. Später erst wird die Disqualifikation aufgehoben und Hunt erhält die Punkte für den Sieg zurück.
Während der Saison heiratet Lauda seine Verlobte Marlene und bekommt erste Zweifel an der Sinnhaftigkeit des Rennfahrerdaseins. Vor dem Großen Preis von Deutschland auf der Nordschleife des Nürburgrings argumentiert Lauda in einer Fahrerbesprechung für einen Boykott des Rennens aus Sicherheitsgründen. Mit Hinweis auf den dann fast sicher feststehenden Weltmeistertitel für den im Fahrerfeld eher unbeliebten Lauda kann Hunt jedoch den Start durchsetzen. Im Rennen kommt es dann zur Katastrophe, als Lauda einen schweren Unfall erleidet, der zum Rennabbruch führt. Trotz lebensgefährlicher Verletzungen versäumt Lauda lediglich zwei Rennen und greift ab dem Großen Preis von Italien wieder in die Weltmeisterschaft ein. Er fährt von nun an weniger risikoreich und wird Vierter, während Hunt ausscheidet.
Beim letzten Rennen in Fuji, das bei starkem Regen und einbrechender Dunkelheit stattfindet, gibt Lauda aus Sicherheitsgründen in der zweiten Runde auf. Hunt muss nun mindestens Dritter werden, um die Weltmeisterschaft noch zu gewinnen. Er kämpft jedoch mit technischen Problemen und fährt die meiste Zeit des Rennens auf den hinteren Rängen. Nach einem letzten Reifenwechsel startet Hunt eine dramatische Aufholjagd und wird zunächst als Fünfter gewertet. Er entschuldigt sich bei seinem Teamchef Teddy Mayer, der Hunt jedoch aufklärt, dass die Anzeigetafel fehlerhaft sei und er tatsächlich Dritter geworden ist. Dadurch wird Hunt mit einem Vorsprung von lediglich einem Punkt Weltmeister vor Lauda.
Nachdem Hunt bewiesen hat, dass er Lauda schlagen kann, wendet er sich wieder verstärkt seinem Playboy-Leben zu und kann nicht mehr an die Erfolge des Jahres 1976 anknüpfen. Lauda hingegen wird nach seiner Genesung im Folgejahr erneut Weltmeister. Zu dieser Zeit wendet sich Lauda der Fliegerei zu, die er für sicherer als die Formel 1 hält, und die er in den Jahren der Unterbrechung seiner Rennfahrerkarriere (1979 bis 1981) als Hauptberuf ausübt.
Nach Laudas Unfall wird im Film mehrmals thematisiert, dass die Fahrer einander inzwischen mit wachsendem Respekt begegnen. In seinem abschließenden Monolog erklärt Lauda, die Tatsache, dass Hunt mit nur 45 Jahren an einem Herzinfarkt starb, habe ihn, Lauda, keineswegs verwundert, nur traurig gemacht (der Monolog wird von Daniel Brühl als Niki Lauda gesprochen).