Police fédérale, Los Angeles

Véritable tête brûlée, Richard Chance travaille pour les services secrets américains. Le jour où son coéquipier Jimmy Hart est abattu alors qu'il menait une opération en solo pour coincer le faussaire Rick Masters, Chance, obsédé à l'idée de se venger, décide de monter un coup tordu des plus illégaux avant l'arrivée de son nouveau coéquipier, John Vukovich, en braquant un convoyeur de fonds... qui s'avère être un agent du FBI infiltré et qui est abattu accidentellement. Obstiné, Chance continue à tendre son piège autour de Masters, malgré le déluge de violence qui s'abat autour de lui.

Agents des services secrets américains, Richard Chance et son ami Jim Hart sont affectés à Los Angeles dans le service des contrefaçons, où ils traquent Rick Masters, un faux-monnayeur qui nargue les autorités. Chance a la réputation d'avoir un comportement imprudent, tandis que Hart est à l'approche de la retraite. Un jour, Hart se rend seul dans un entrepôt qui servirait d'imprimerie pour les activités illégales de Masters, avant d'être repéré par ce dernier et son garde du corps, Jack, qui l'abat de sang-froid. Choqué, Chance est déterminé à venger le meurtre de son ami. Le patron de Chance lui adjoint un nouveau partenaire, l'intègre John Vukovich, avec lequel il réussit à s'entendre. Cody, le passeur de faux billets de Masters est repéré par les deux hommes en tentant de prendre l'avion, il est arrêté. Masters lui rend visite en prison et tente de le faire libérer par son avocat, Bob Grimes, qui ne pourra cependant beaucoup réduire sa peine. Masters prend la décision de faire tueur Cody en prison par des hommes de main.

Les deux agents tentent d'obtenir ensuite des informations sur Masters en mettant un de ses associés criminels, l'avocat Max Waxman, sous surveillance; qui a dérobé 40 000 $ en prétendant ne jamais avoir été livré. Masters lui rend visite pour récupérer l'argent, les deux hommes se battent. Vukovich s'endort pendant la surveillance et, par conséquent, ils ne parviennent pas à attraper Masters en train d'assassiner Waxman. Chance vole un carnet sur la scène du crime récupéré chez Waxman, qui contient des notes incriminant Masters et son adjoint accepte de fermer les yeux. Pour faire tomber Masters, Chance fait libérer Cody de prison, qui refuse de dénoncer Masters mais sait que ses jours sont comptés s'il reste. Sorti de prison, il demande à aller voir sa fille à l'hôpital, fausse compagnie à Chance, alors que le juge qui avait signé sa libération avait engagé la responsabilité de Chance s'il arrivait quelquechose.

Chance devient de plus en plus téméraire et contraire à l'éthique dans ses efforts pour attraper Masters, et se fie à sa relation avec Ruth, une libérée conditionnelle qui lui sert d'indic, Vukovich voit un artiste peintre qui lui dit où Masters avait son atelier qui lui servait de couverture, où il fabrique sans doute ses faux billets. Puis il rencontre en privé Grimes, qui déclare en avoir assez de Masters et de sa cruauté. En toute discrétion pour ne pas ruiner sa pratique juridique, Grimes accepte d'organiser une réunion entre son client et les deux agents, qui se font passer pour des banquiers de Palm Springs ayant besoin d'1 million de $ en faux billets pour un client new-yorkais. Mais Masters se méfie, sent qu'ils sont des flics, accepte de jouer le jeu et exige 30 000 $ en argent comptant, ce qui est trois fois la limite autorisée par le service des contrefaçons pour acheter de la fausse monnaie.

Coincés, pour obtenir de l'argent, Chance persuade Vukovich de l'aider à voler Thomas Ling, un trafiquant dont Ruth lui a dit qu'il apportait 50 000 $ en espèces pour acheter des diamants volés. Chance et Vukovich interceptent Ling à la gare Union Station et saisissent l'argent dans une zone industrielle. Des hommes mystérieux les suivent et, ayant vu Chance et Vukovich en train de voler Ling, ouvrent le feu. Ling est abattu. Tentant de s'enfuir en voiture, Chance et Vukovich se retrouvent pris dans une course-poursuite à travers les entrepôts, les autoroutes puis l'un des canaux de dérivation de la ville qui permettent de contrôler les inondations, avant de parvenir à leur échapper à contre-sens sur l'autoroute, provoquant un embouteillage monstre et plusieurs accidents. Le lendemain, à la fin de leur briefing quotidien, leur chef lit un bulletin du FBI annonçant que Ling était un agent secret, a été enlevé, délesté des fonds qu'il transportait et assassiné lors d'une opération sous couverture. Seule une description générique des agresseurs et de leur véhicule est donnée. Vukovich, submergé par la culpabilité, commence à paniquer tandis que Chance conserve son sang-froid et se concentre uniquement sur l'arrestation de Masters. Incapable de persuader Chance de clarifier leur rôle dans la mort de Ling, Vukovich rencontre Grimes, qui lui conseille de se rendre et de témoigner contre Chance en échange d'une peine plus légère. Vukovich refuse d'impliquer son partenaire. Chance retrouve la trace de Cody et l'arrête.

Chance et Vukovich rencontrent Masters pour l'échange. Après avoir rapidement examiné les faux billets, les agents, au moment de payer Masters tentent de l'arrêter avec son compère Jack, mais celui-ci et Chance s’entre-tuent tandis que Masters s'échappe. Vukovich le pourchasse et le retrouve dans son atelier, auquel Masters a mis le feu à tout ce qu'il y avait à l'intérieur, détruisant toutes les preuves. Masters demande d'abord à Vukovich pourquoi il n'a pas suivi les conseils de Grimes pour livrer son partenaire, révélant que Grimes travaillait pour le compte de Masters depuis le début. Vukovich, d'abord stupéfait par la révélation, frappe violemment Masters mais relâche sa garde. Masters assomme alors Vukovich. Il recouvre ensuite Vukovich de papier déchiqueté auquel il va mettre le feu lorsque Vukovich reprend conscience et abat mortellement Masters, qui s'est accidentellement aspergé de produits inflammables et brûle vif.

Vukovich rend visite à Ruth alors qu'elle fait ses bagages pour quitter Los Angeles. Il mentionne la mort de Chance, déduisant qu'elle savait depuis le début que Ling était un agent du FBI. Il sait aussi que Chance lui a laissé l'argent restant que le gouvernement veut maintenant récupérer, mais Ruth dit qu'elle en avait besoin pour payer les dettes qu'elle avait. Vukovich lui dit qu'elle va désormais travailler pour lui.

Tourné pour un budget de 6 millions de dollars[3], Police fédérale Los Angeles sort dans les salles américaines début novembre 1985 dans 1 135 salles et rapporte 4 875 839 $ de recettes lors de son premier week-end d'exploitation[9], faisant relativement mieux que le précédent film de William Friedkin, Le Coup du siècle, qui n'avait que totalisé 3 520 605 $ en week-end d'ouverture[10]. Après huit semaines d'exploitation, le film finit avec 17 307 019 $[9]. Sans pour autant être un énorme succès commercial, le film a bien fonctionné au box-office[11].

En France, le film connaît un impact limité au box-office avec 276 109 entrées[12]. Pour sa ressortie, le long-métrage totalise 5 619 entrées[13].