Après la défaite subie lors de la bataille de Yavin qui vit la destruction de l'Étoile noire, l'Empire traque désormais les rebelles dans toute la galaxie, en envoyant des milliers de sondes.
L'une d'elles atterrit sur la planète Hoth, une planète glaciale située dans le système du même nom. C'est sur cette planète que les rebelles se sont réfugiés. Luke, parti en reconnaissance, se fait piéger d'abord par un wampa, à qui il échappe de justesse, puis par une tempête de glace.
Pendant qu'Han Solo s'active pour le retrouver, Obi Wan apparait à Luke épuisé pour lui enjoindre de se rendre sur le système Dagobah où réside un ancien maitre jedi, du nom de Yoda. Là, il pourra poursuivre son apprentissage Jedi. Han, qui a retrouvé Luke, envoie un signal de détresse aux rebelles qui partent les secourir. Mais les impériaux, qui ont reçu le signal de la sonde, ont localisé la base rebelle et s'apprêtent à lancer l'attaque. Pendant que Luke se rétablit, Han détruit la sonde avec l'aide de Chewbacca et donne l'alerte dans la base rebelle.
Il est alors temps d'évacuer. Pendant que les troupes rebelles livrent batailles aux quadripodes impériaux (les TB-TT), Han Solo arrive à embarquer à temps à bord du Faucon Millénium la princesse Leia et s'enfuit alors que les impériaux, commandés par Dark Vador, investissent la base.
Luke, qui a pris place à bord d'un X-WING, laisse ses amis et se rend sur le système Dagobah, suivant les conseils d'Obi Wan avec pour seul compagnon R2-D2. La fuite du Faucon Millenium s'avère plus difficile car l'hyperpropulsion du vaisseau est en panne. Solo, après avoir été pris en chasse par les chasseurs impériaux, parvient finalement à leur échapper en se réfugiant dans un champ d'astéroides. Cependant, avant de rejoindre le reste des rebelles, il lui faut réviser le Faucon mais ses réparations se soldent par un échec et il se rend sur Bespin, où il compte sur l'aide d'un vieil ami, Lando Calrissian.
Le Faucon arrive sur la cité des nuages de Bespin, une planète où Lando Calrissian dirige une exploitation de gaz. Mais, sur place, Vador et ses troupes sont en embuscade et attendent le Faucon Millenium. Une fois capturé, Han est mis en congélation carbonique et est livré à Boba Fett, un chasseur de prime à la solde de Jabba le Hutt. Entretemps, Lando, pris de remords, libère Leia, Chewbacca et C-3PO et les emmène sur le Faucon.
Luke a des prémonitions et voit ses amis en danger. Il décide de se rendre à son tour sur Bespin malgré les mises en garde de Yoda et de Ben, mais sur place, il est contraint de se battre contre Vador. Après un duel pendant lequel Vador fait montre de sa maîtrise de la force et prend l'ascendant sur Luke en le mettant hors-combat, ce dernier apprend alors enfin la vérité sur son père (la phrase-culte de Star Wars : « Non, je suis ton père » ), qui est en fait Dark Vador, seigneur Sith et ancien apprenti de Ben.
Luke trouve une échappatoire et se fait récupérer par le Faucon qui est poursuivi par des chasseurs TIE. R2-D2 parvient à réparer l'hyperpropulsion sabotée du Faucon et à sauver tous ses compagnons du même coup. Le Faucon rejoint l'Alliance qui réunit une flotte pour une autre attaque...