Go Hibiki, bekannt als Speed Racer, ist Kenichi Hibikis jüngerer Bruder. Kenichi, ein Rennfahrer und Motoringenieur, wurde nach einem Unfall während einer Testfahrt mit dem experimentellen „X“-Motor des Mach 5 für tot gehalten. Ihr Vater, Daisuke Hibiki, bergte das Wrack und baute es zum neuen Mach 5 um, wobei er den überlebenden „X“-Motor und ein Fahrerschutzsystem namens „Safety Seven“ integrierte. Um das Vermächtnis seines Bruders zu ehren, fährt Go mit dem Mach 5 im Grand Prix und hat ehrgeizige Ziele, ein Top-Rennfahrer zu werden. Zu seiner Familie gehören Vater Daisuke (Pops), Mutter Misuzu (Mom) und Bruder Kenichi (Rex). Die Reporterin Trixie freundet sich mit Go während seiner Reise an. Spritle, neu konzipiert als Trixies jüngerer Bruder, wird häufig von einem Schimpansen namens Rocky begleitet. Sparky wartet den Mach 5 als Mechaniker. Die Handlung der Serie verändert sich in der Mitte deutlich: Das anfängliche Rundstreckenrennen weicht Science-Fiction-Elementen, als der Mach 5 555 km/h erreicht und den „Mirage Shot“ aktiviert. Dies transportiert Go und seine Begleiter ins Jahr 2555, wo sie gegen einen tyrannischen Außerirdischen namens Handler kämpfen. Ihre Mission konzentriert sich darauf, das Ezekiel-Rad, eine mächtige Energiequelle, zu sichern, um Handler zu besiegen. Dieser Übergang lenkt die Handlung vom traditionellen Rennsport ab.