Фильм рассказывает историю грузинского вертолетчика по прозвищу Мимино, что значит «сокол». Он много лет летает на своем Ми-2, доставляя пассажиров, почту и даже необычные грузы, как корова, жителям горных селений. Его жизнь размеренна и наполнена уважением земляков, но встреча со старым однокурсником, пилотом международных авиалиний, и очаровательной стюардессой Ларисой Ивановной пробуждает в нем мечту о большой авиации.
Чтобы осуществить свою мечту, Мимино отправляется в Москву. Столица встречает его чередой комичных и драматичных событий. По воле случая он селится в одном номере с темпераментным армянским водителем Рубиком, и эта встреча, начавшись со ссоры, перерастает в настоящую искреннюю дружбу. Вместе они попадают в нелепые ситуации и сталкиваются с московскими реалиями.
Мимино удается достичь цели и стать пилотом сверхзвукового лайнера. Однако, облетев мир, он понимает, что роскошь больших городов и респектабельная работа не приносят ожидаемого счастья. Его все сильнее тянет обратно, к родным горам, простой жизни, верному псу Зарбазану и людям, которые в нем действительно нуждаются.