Осень 2009 года, студенту Диме Майкову отец подарил на день рождения «Волгу ГАЗ-21» черного цвета. Это не обычная машина, пусть и 1966 года выпуска, а продукт секретных изысканий советской армии. Автомобиль оснащен фантастическим ракетным двигателем. Сначала Дима не знает об этом. Он – обычный парень, влюбленный в однокурсницу Настю. За ее расположение борется и друг главного героя – Макс, у которого много денег и шикарный «Mercedes-Benz».

Злодей картины – бизнесмен Купцов, он хочет добыть алмазы из-под тектонической плиты, на которой стоит Москва. Для этого ему нужен нанокатализатор, который находится в машине Димы.

Студент же пытается заработать с помощью своего автомобиля, развозя цветы заказчикам. Однажды он случайно обнаруживает чудесные свойства «Волги», когда его пытались достать люди Купцова. Машина взлетела, но Дима не справился с управлением и бросил ее в здании, куда приземлился.

Герой пытается разобраться в происходящем с помощью фотографии и грампластинки, которые нашел в бардачке «Волги». Он находит ученых и узнает от них все о своем автомобиле. Сначала Дима просто наслаждается полетами и зарабатывает хорошие деньги, ведь он больше не зависит от пробок.

Но нелепая и трагическая гибель отца полностью меняет отношение героя к жизни. Теперь он решает использовать невероятные возможности «Волги» для борьбы с преступниками и спасения людей. Дима становится героем и городской легендой, его машина приобретает прозвище «Черная молния»

Тем временем Купцов тоже находит разработчиков «Волги» и вынуждает их изготовить ее вооруженный вариант из бронированного «Mercedes-Benz». Добро и зло сталкиваются на крыше небоскреба. Но «Черная Молния» сбита ракетой и сброшена под лед, а нанокатализатор – вырван Купцовым!

Тут Настя звонит Диме и признается в любви. Это приводит главного героя в чувство, и он вспоминает про запас нанотоплива. «Черная Молния» вылетает из ледяного плена, как баллистическая ракета. Она попадает в логово злодея-бизнесмена и Дима спасает Москву, отобрав нанокатализатор.

Купцов захватывает Настю в заложники и хочет обменять девушку на нужный ему фантастический прибор. Над Красной площадью студентка выпрыгивает из автомобиля бизнесмена, но главный герой ее спасает. Феерический бой двух летающих машин в небе над столицей заканчивается победой «Черной Молнии».

Купцов обречен вечно летать по орбите Земли, так как топливо в «Мерседесе» закончилось. Дима и Настя счастливы и встречают Новый год вместе.