En 1944, cuando la guerra aérea sobre Europa entra en una fase mortífera con crecientes pérdidas de bombarderos aliados, el Grupo de Caza 332 (los Tuskegee Airmen), formado por jóvenes pilotos de caza afroamericanos de la USAAF, después de soportar el racismo durante su reclutamiento y entrenamiento en el programa de formación de Tuskegee, es enviado a combatir a Italia. Los Tuskegee Airmen, que vuelan con aviones Curtiss P-40 Warhawk desgastados y que se resienten de sus misiones de ataque a tierra, reconocen que nunca podrán luchar contra la Luftwaffe. El unido grupo formado por el capitán Martin "Easy" Julian, el primer teniente Joe "Lightning" Little, el segundo teniente Ray "Ray Gun" Gannon, el segundo teniente Andrew "Smokey" Salem y el segundo teniente Samuel "Joker" George, bajo la dirección del comandante Emanuel Stance y el coronel A.J. Bullard, se enfrenta a una burocracia militar blanca que todavía se resiste a aceptar a los pilotos negros como iguales.

Se producen conflictos entre los amigos Easy y Lightning, cada uno de los cuales lucha contra sus propios demonios internos: Lightning es un piloto impulsivo y temerario, mientras que Easy es un alcohólico propenso a dudar de sí mismo. Tras regresar a la base, Lightning se encapricha de Sofía, una mujer italiana, y comienza una relación. Cuando Lightning golpea a un hombre blanco que utiliza un insulto racial en un club de oficiales "sólo para blancos", es enviado al calabozo y reprendido por el coronel Bullard.

Mientras tanto, Bullard se asegura una oportunidad para "iluminar el tablero" cuando los Tuskegee Airmen son elegidos para apoyar el desembarco de los aliados en Anzio, Italia, conocido como Operación Shingle. Allí, luchan contra cazas Messerschmitt Bf 109 dirigidos por un piloto as alemán al que apodan "Pretty Boy" y consiguen arrasar la base a la que Pretty Boy se retira. Pretty Boy se queda atónito al ver que los pilotos que dañaron su avión y arrasaron su base eran afroamericanos. Durante su primera victoria, Ray Gun resulta herido por el fuego antiaéreo y sufre problemas de visión en un ojo. Easy permite a regañadientes que Ray Gun siga volando.

Impresionado por la actuación de los Tuskegee Airmen, el Mando de Bombarderos de la USAAF pide a Bullard que utilice sus cazas como escolta de los bombarderos Boeing B-17 Flying Fortress debido a las inaceptables bajas entre las tripulaciones de los bombarderos. Bullard acepta con la condición de que su unidad sea abastecida con el nuevo P-51 Mustang norteamericano. Las colas de los aviones se pintan de rojo brillante y se convierten en el nombre no oficial de la unidad. Observando la imprudente agresividad de los combates de escolta anteriores, Bullard ordena a sus pilotos que se queden con los bombarderos a toda costa. Su primera misión de escolta es un éxito, y el 332º derriba varios aviones de la Luftwaffe sin perder un solo bombardero. Lightning incluso se arriesga a atacar un destructor de la Kriegsmarine antes de regresar a la base. Sin embargo, Ray Gun es derribado y capturado por una patrulla de la Wehrmacht, mientras que Deke hace un aterrizaje forzoso y casi muere, pero es rescatado de su Mustang en llamas antes de que el tanque de combustible explote.

Como resultado de sus heridas, Deke es dado de baja. Ray Gun es llevado al Stalag 18, un campo de prisioneros de guerra alemán. Un grupo de prisioneros de guerra lo recluta, ya que creen que no puede ser un espía alemán. Easy se culpa de la aparente marcha de Ray Gun y se sume en una espiral de alcoholismo. Preocupado, Lightning hace un trato con Easy: volará de forma menos temeraria mientras Easy se mantenga sobrio. Mientras tanto, las actitudes contra los Tuskegee Airmen empiezan a cambiar a medida que se ganan el respeto de las tripulaciones de los bombarderos. Lightning le propone matrimonio a Sofía, que acepta siempre que se quede en Italia. Ray Gun y su grupo de prisioneros de guerra escapan, pero los guardias alemanes descubren a varios prisioneros; Ray Gun llama la atención de los alemanes mientras los demás escapan. Uno de los prisioneros de guerra llega a la base del 332º y, dando por muerto a Ray Gun, les informa de su sacrificio.

A los Tuskegee Airmen se les encomienda la tarea de escoltar a los primeros bombarderos estadounidenses que van a atacar Berlín, aunque por razones de propaganda sólo se les pide que escolten a los bombarderos en la primera etapa de su viaje. Cuando el escuadrón de cazas que debía relevarlos nunca llega, Easy se queda con los bombarderos. Son atacados por Pretty Boy, que ahora lidera un vuelo de los nuevos y revolucionarios cazas Messerschmitt Me 262. A pesar de ser superados, los Tuskegee Airmen derriban a varios enemigos y escoltan a un B-17 herido de vuelta al espacio aéreo aliado. Pretty Boy casi derriba a Easy, pero en el último momento, Lightning ataca y mata a Pretty Boy en un ataque frontal. Aunque sale victorioso, Lightning resulta mortalmente herido y muere, y su Mustang se estrella. Easy tiene entonces que informar a Sofía de la muerte de Rayo y, en consecuencia, supera su alcoholismo. En el funeral de Lightning, vuelve Ray Gun, que ha sobrevivido a su huida del cautiverio alemán, invocando la memoria de Lightning.

Finalmente, los Tuskegee Airmen reciben la Presidential Unit Citation en honor a sus logros.