Depuis ses dernières aventures californiennes, Axel Foley a repris son travail routinier au sein de la police de Detroit. Ce soir, il doit investir avec ses collègues le quartier général d'un gang de voleurs de voitures.
Or, l'intervention tourne mal : venu prendre livraison d'un chargement de papier monnaie, Ellis DeWald, accompagné de ses sbires, fait un carnage parmi les malfrats et tue Todd, l'ami d'Axel.
Ce dernier se lance à sa poursuite, mais il est intercepté par Steve Fullbright, agent du FBI, qui lui demande de se tenir à l'écart afin de ne pas gêner sa propre enquête. Axel découvre que DeWald et ses hommes ont séjourné à Beverly Hills, dans le parc d'attraction Wonderworld bâti par le légendaire Oncle Dave et dirigé par Orrin Sanderson.
Il se rend donc à Los Angeles et retrouve son vieux copain Billy Rosewood, flanqué de son assistant Jon Flint. Lors de sa visite à Wonderworld, il sympathise avec Janice, responsable des attractions, mais il est poursuivi par des vigiles et doit se réfugier sur la grande roue où, à la suite d'un accident, il sauve deux enfants en danger. Il s'aperçoit que le chef de la sécurité de Sanderson n'est autre que DeWald, mais ne peut prouver sa culpabilité.
Lors d'une soirée en l'honneur de ce dernier, il tombe sur une vieille connaissance, Serge, passé du commerce d'objets d'art à la vente d'armes de pointe. Ayant agressé DeWald et provoqué une bagarre, Axel échoue en prison.
À peine libéré, il s'introduit à Wonderworld et découvre, dans les sous-sols, une imprimerie de faux billets. Il avertit Oncle Dave, lequel avait déjà de sérieux soupçons. DeWald survient alors, blesse grièvement le vieil homme et prend Janice en otage.
Dans les décors alternativement futuristes et préhistoriques du parc, Axel, muni d'une arme dévastatrice fournie par Serge, vient à bout de ses adversaires, y compris Fullbright, qui était en fait leur complice.
Quelques jours plus tard, Oncle Dave, rétabli, présente aux touristes un nouveau personnage : Axel Fox, un sympathique renard qui ressemble beaucoup à Foley...