Après plusieurs tentatives d'échec de dominer le monde par la force brute, le Cobra Commander/Commandant Cobra, chef de Cobra, a un nouveau plan pour redresser les finances de son organisation et prendre le contrôle des puissances mondiales en même temps. Son plan débute par la saisie d'un appareil de haute fréquence, le HAARP, qui surchauffe l'ionosphère. Ensuite, divers roquettes transportant du matériel électronique sont lancés en orbite de la Terre. Après, un réseau satellite d'énergie solaire est déployé au dessus de l'ionosphère permettant à Cobra de mettre hors tension le réseau de communication à travers le monde. Finalement, un canon à rayon de particules est dévoilé, situé dans un silo à missile nucléaire en Sibérie en Russie. Le Cobra Commander/Commandant Cobra met en garde ses troupes qu'il ne tolérera aucune tentative contre lui; démontrant son sérieux en laissant pour mort le Major Bludd/Major Borgne à Washington DC.
Firefly/Mouche à feu, un agent Cobra, tire un missile à travers l'immeuble des Nations Unies à Manhattan (New York) qui une fois à l'intérieur, déploie un projecteur holographique qui diffuse un message du Cobra Commander/Commandant Cobra aux représentants de l'ONU, où il exige le contrôle total des ressources de toutes les nations de la Terre dans les 24h ou, voir détruire leurs capitales. Pour démontrer son sérieux, son canon à particule est déployé sur Moscou en Russie, détruisant la ville et tuant des millions de civils.
Dans l'océan Pacifique, USS Flagg (porte-avions modifié des G.I. Joe) survit à une explosion de la quasi-totalité des armes et véhicules à son bord par un saboteur. Juste avant, durant son service de garde, le G.I. Joe Bazooka est tué et son autopsie révèle une note cachée dans sa bouche nommant l'assassin: Storm Shadow/L'Ombrageux, ancien ami de Snake Eyes/Zorro au début de son entraînement ninja. Après avoir lu la note, Snake Eyes/Zorro quitte affronter Storm Shadow/L'Ombrageux pour régler leur rivalité une fois pour toute. Dial Tone/Manoeuvre apprend aux G.I. Joe que tous les satellites de communications du monde sont en arrêt en raison du HAARP activé. Elle finit par localiser l'emplacement des dispositifs de Cobra: HAARP, les satellites et le canon à particule en Sibérie. Du personnel logistique G.I. Joe expliquent le fonctionnement du HAARP qui permet au canon à particules de surchauffer l'ionosphère, créant une énergie de particules qui est ensuite dirigé vers un collimateur pour ensuite être dirigé sur une ville pour l'anéantir.
3 équipes G.I. Joe sont déployées: La 1ere composée de Gung-Ho/Déchainé, Roadblock/Obstructeur, Stalker/Traqueur et Beach Head/Tête de Pont afin de reprendre contrôle du HAARP en Alaska et libérer les otages détenus par Destro et Baroness/La Baronne. La 2e composée de Ripcord/Téméraire puis de Duke/Luc et Scarlett/Tigresse, qui eux effectuent un saut en vol en Sibérie et s'infiltrent dans l'emplacement, tuant Zartan et détruisant l'emplacement, en forçant les ogives nucléaires alimentant le canon à particules à imploser. La 3e: Tunnel Rat/Rat de Tunnel parvient à neutraliser le réseau satellite en orbite de Cobra sans déclencher leur service de défense en utilisant une émission d'onde micro-onde par l'intermédiaire de l'antenne des satellites, causant leur implosion.
Toutefois, le Cobra Commander/Commandant Cobra dévoile un 2e plus petit appareil HAARP caché sur un îlot en Micronésie et un 2e plus petit canon à particules caché dans la ville de Springfield où Cobra demeure. Cobra tire avec ce 2e canon à particules sur le Flagg déjà évacué, le fessant couler. Ailleurs, Snake Eyes/Zorro et Storm Shadow/L'Ombrageux se rencontre sur une île abandonné utilisé autrefois par le clan ninja de Snake Eyes/Zorro. Dans des flashbacks, Snake Eyes/Zorro se rappelle son temps de jeune élève et comment il a tenté en vain d'empêcher l'assassinat de son mentor des mains d'un mercenaire Cobra travaillant pour Storm Shadow/L'Ombrageux. Snake Eyes/Zorro et Storm Shadow/L'Ombrageux s'engagent dans une lutte à mort, une lutte qui se terminera par la défaite de Storm Shadow/L'Ombrageux.
Au dessus de l'océan Pacifique, plusieurs avions transportant les G.I. Joe et l'équipage du Flagg arrivent à Springfield, où se trouve le 2e canon à particules. Après un échange de tirs avec l'armée Cobra, Flint/Pro et Scarlett/Tigresse réussissent à créer une ouverture, permettant à Duke/Luc et Snake Eyes/Zorro d'accéder à l'établissement. Duke/Luc fait son chemin vers le centre de contrôle et découvre que le Cobra Commander/Commandant Cobra a ordonné à ses hommes de viser le canon à particules sur Washington DC, avant de les tuer et s'enfermer lui-même dans un coffre-fort situé dans le centre de contrôle. Vu l'impossibilité d'empêcher le tir du canon à particules, Duke/Luc arrive à reprogrammer le ciblage vers son propre emplacement. Après l'explosion, le coffre-fort est retrouvé vide et la localisation du Cobra Commander/Commandant demeurent inconnues, tel que documenté par Duke/Luc dans son rapport final. À la fin du générique, une scène montre la tombe de Storm Shadow/L'Ombrageux vide.