龙卷风的暴戾和神秘吸引了大批科学家的深入研究，深入风暴中间是最危险的行为，但亦是探索龙卷风最有效的方法。乔（海伦·亨特HelenHunt饰）和离婚的丈夫比尔（比尔·帕克斯顿BillPaxton饰）就是这类“与龙共舞”的科学家，即使他们感情已经破裂，比尔也已找到新的恋人，但出于对龙卷风研究的痴迷，他们还是决定共同追逐一场俄克拉何马州的飓风，并把新研制成功的探测仪“多萝西”放到龙卷风中心收集数据。他们驾驶着破旧的货车，带领着追风队，向最危险的地方进发。同时，另一队装备精良的人马也朝着这个方向驶去，由裘纳（加利·艾尔维斯CaryElwes饰）领队，在追风行动中和乔激励较劲。一边是志同道合的乔，一边是畏惧惊险生活的新女友，比尔在追风过程中如何重新抉择自己的感情道路？更重要的是，面对实力雄厚的对手，和随时葬身其中的龙卷风，乔和比尔如何实现自己的追风梦想？

1969年，在俄克拉荷马州的一个农场，年轻的乔·桑顿(JoThornton)和她的父母以及他们的狗托比(Toby)躲避F5级龙卷风，龙卷风最终摧毁了他们的农场并杀死了乔的父亲。二十七年后，乔成为一名痴迷于龙卷风的气象学家，领导着一支由风暴追逐者组成的乌合之众团队。乔分居的丈夫比尔·哈丁(BillHarding)，前风暴追逐者，后来成为电视天气预报员与他的未婚妻、治疗师梅丽莎·里夫斯一起前往俄克拉荷马州，确保乔签署离婚文件。乔利用这些文件引诱比尔回来，并向他展示了已实现的“多萝西”，这是一种类似胶囊的设备，其中包含他概念化的数百个小型天气传感器。多萝西可以彻底改变龙卷风研究，并有可能提供更早的风暴预警系统，但该设备必须部署在龙卷风附近危险的地方才能工作。乔的团队匆忙出发去追赶正在形成的风暴，但未能签署离婚文件，迫使好奇的比尔和梅丽莎一起跟随他们进入正在聚集的风暴。

一路上，比尔遇到了乔纳斯·米勒（JonasMiller），他是一位竞争对手的风暴追逐者，也是公司融资的前同事，他窃取了比尔关于多萝西式设备的想法。乔纳斯计划首先部署他的版本以获得唯一的荣誉。比尔被激怒了，同意陪伴乔和团队一天，以成功发射多萝西。当团队追击正在发展的绳索龙卷风时，乔的卡车掉进了沟里。乔和比尔躲在桥下，龙卷风摧毁了车辆、拖拉机、一座小人行桥和四个多萝西原型之一。随着更多风暴的形成，比尔带领团队开着卡车，在乡村追逐愈演愈烈的F2龙卷风。他们遇到了乔纳斯的团队，而比尔准确地预测了龙卷风路径的突然变化并改变了他们的路线。当开车穿过充满水的田野时，形成了两个水龙卷，其中一个分裂成两半，并猛烈地撞击车辆，然后消散。比尔和乔毫发无伤，但梅丽莎却受到了创伤。

团队拜访乔在附近胁田的姨妈梅格吃饭。在那里，比尔向梅丽莎讲述了乔的童年创伤。与此同时，梅格向她的侄女暗示比尔和乔仍然彼此相爱。随后，队员们争先恐后地追赶正在发展的龙卷风。乔和比尔拦截了一场猛烈的F3龙卷风，其运动高度难以预测。它撞倒了压垮多萝西二世的电线。卡车受损后，比尔迫使他们撤退，但乔因这次失败而情绪崩溃，并就她的动机、她的过去和她父亲的去世争论不休。比尔承认了他对乔的感情，但没有意识到梅丽莎通过广播电台无意中听到了他们的整个谈话。

团队在一个小镇过夜修理车辆。在那里，乔签署了离婚文件，以缓解比尔矛盾的情绪。夜间F4楔形龙卷风的意外出现迫使团队和其他许多人进入车库寻求保护。龙卷风摧毁了一个汽车电影院，摧毁了两辆团队车辆，并造成数人受伤，然后直接向胁田和梅格阿姨袭来。在团队赶往胁田之前，梅丽莎友好地结束了她和比尔的关系，鼓励他与乔重聚。

龙卷风警报几乎没有提供任何警告时间，使胁田变成废墟，并将梅格的房子夷为平地。该小组营救了受轻伤的梅格，梅格敦促乔继续研究以改进预警系统。国家强风暴实验室预测，第二天可能会形成破纪录的龙卷风。受到梅格大型风向标雕塑的启发，比尔和乔在最后两个多萝西原型传感器上添加了铝制“翅膀”，使它们更具空气动力学性能。

正如预测的那样，第二天，一场巨大的、一英里宽的F5龙卷风形成，团队开始追击它。比尔和乔试图将多萝西三世置于其道路上；然而，该设备被空中的树木撞倒并毁坏。与此同时，乔纳斯试图部署自己的天气预报装置，无视比尔和乔关于龙卷风正在改变方向并径直朝他们袭来的警告。由于他的疏忽，乔纳斯的卡车被龙卷风卷走并被抛回地面，导致他和他的助手丧生。最后剩下的多萝西被固定在卡车上，比尔和乔直接驶向龙卷风，然后跳下车，牺牲比尔的卡车以确保多萝西四号能够正确地将探测器释放到楔子中。这一策略是成功的，因为多萝西四世的探测器提供了即时的科学数据，但由于没有卡车，乔和比尔在龙卷风向他们袭来时被迫步行。在附近的一个泵房内，他们将自己绑在很深的管道上，近距离观察建筑物的撕裂以及F5的核心从他们身上经过。龙卷风消散后，团队庆祝他们的成功，乔和比尔和解。