来るロサンゼルスオリンピックに向けてのテロ対策と警備強化を名目に、カリフォルニア州当局は陸軍と合同で秘密裏に攻撃ヘリコプター「ザ・スペシャル」ことブルーサンダーを開発し、ロサンゼルス市警察に配備した。 州当局の意向で運用試験のパイロットに選ばれたベトナム帰りの警察航空隊員フランク・マーフィーは、コンビを組む航空観測員・ライマングッドを伴ったブルーサンダーのテスト飛行中に、連邦地方庁舎の一室で行なわれていた州政府関係者の密議を盗聴、録画してしまう。それは、ブルーサンダーの能力をアピールするためのヒスパニック地区での暴動煽動、また反対派を暗殺する「ソア（THOR= Tactical Helicopter Offensive Response 戦術ヘリ攻撃対応）計画：騒乱鎮圧への軍用ヘリ活用」に関するものだった。しかも、ベトナム時代の上官でブルーサンダーの開発にも携わる陸軍大佐・コクランが陰謀に一枚噛んでおり、直前に起きていた市議会委員長殺害事件に絡む謎の言葉“THOR”はこの陰謀の事だった。 コクランらは証拠隠滅のためにライマングッドを殺害、マーフィーにその容疑がかけられる。マーフィーはブルーサンダーを強奪して逃走すると、別居中の妻ケイトにライマングッドが死の直前に隠した密議の録画ビデオをテレビ局の報道キャスター・ヒューイットに渡すよう託し、自らはロサンゼルス上空で権力と、そしてコクランの乗る軍用ヘリとの孤独な闘いを繰り広げる。