Speed Racer (Emile Hirsch) terlahir di keluarga pecinta olahraga balap mobil. Kakak Speed yang bernama Rex Racer (Scott Porter) adalah pembalap yang tak terkalahkan. Bertahun-tahun Speed mengidolakan Rex dan bercita-cita menjadi pembalap seperti Rex. Suatu hari Rex diberitakan meninggal dalam sebuah kecelakaan. Speed melanjutkan karir Rex menjadi pembalap. Bakat yang mengalir di darah Speed membuatnya tak terkalahkan seperti kakaknya Rex. Kehebatan Speed menarik perhatian Royalton (Roger Allam). Royalton bermaksud menarik Speed untuk masuk menjadi pembalap Royalton Industries. Saat Speed menolak tawaran ini, Royalton menjadi marah dan berjanji bahwa bila Speed tak mau bekerja untuknya, maka Speed tak akan pernah bisa berlomba lagi. Royalton Industries selama ini menjalankan bisnis kotor dan mengatur jalannya lomba balap mobil demi keuntungan pribadinya.
Speed kemudian dihubungi oleh pembalap bernama Racer X (Matthew Fox) yang selama ini selalu mengenakan topeng saat berlomba. Racer X ternyata sedang menyelidiki kasus Royalton Industries dan mengajak Speed untuk bergabung. Speed setuju dan harus mengikuti sebuah balap yang akan segera dilangsungkan. Sayangnya keluarga Speed melarang Speed ikut lomba tersebut karena Rex meninggal dalam lomba yang sama. Dengan bantuan pacarnya Trixie (Christina Ricci) Speed mencari alasan agar bisa bergabung dengan Racer X dan mengikuti lomba balap mobil itu. Speed dan Racer X akhirnya berhasil memenangkan lomba itu walaupun harus menghadapi Royalton yang berusaha keras menghancurkan Speed dan keluarganya. Ternyata untuk menjatuhkan Royalton Industries tidak semudah yang mereka kira, Speed masih harus memenangkan satu lomba lagi.
Satu lagi film Hollywood yang memuja teknologi special effect dalam penggarapannya. Dengan jalan cerita sederhana dan penokohan yang kurang kuat, film ini hanya bertumpu pada suguhan special effect yang memukau. Tampaknya Wachowski bersaudara yang juga menyutradarai sekuel THE MATRIX dan V FOR VENDETTA ini tidak ingin menyajikan film yang terlalu rumit untuk dicerna. Namun suguhan CGI yang menarik membuat film ini layak jadi hiburan akhir pekan pelepas lelah.