En Sombras del Imperio se revela que el Imperio ha comenzado a construir una nueva Estrella de la Muerte, más poderosa que la anterior. Siguiendo la sugerencia del Príncipe Xizor, el Emperador Palpatine deja que los planos de la nueva estación espacial caigan en manos de los rebeldes. Los espías bothan descubren la nave que contiene los planos, y aunque muchos de ellos mueren en el combate, logran conseguirlos para mostrarlos a la Alianza.

Mientras tanto Luke Skywalker, Leia Organa, Lando Calrissian y Chewbacca, que habían fallado en su intento de rescatar a Han Solo, congelado en carbonita, descubren que el cazarrecompensas Boba Fett lo ha llevado al Palacio de Jabba Desilijic Tiure en Tatooine. Entonces, se disponen a rescatarlo de allí.

La película tiene lugar en 4 DBY, un año después de los eventos de El Imperio Contraataca (aunque en la novela se habla de un período de 6 meses).

Darth Vader aterriza en el hangar de la Estrella de la Muerte II, que está incompleta ya que está siendo construida. El comandante de la estación espacial, Moff Tiaan Jerjerrod lo recibe y Vader le recrimina que la construcción no va demasiado rápido. Jerjerrod dice que necesita más hombres para terminar la estación a tiempo, y Vader le dice que el Emperador Palpatine está disgustado con el proceso de construcción de la estación espacial y que irá a visitarla. Al oír esto, Jerjerrod promete redoblar los esfuerzos.

Mientras tanto, Luke, Leia, Chewbacca, R2-D2 y C-3PO llegan a Tatooine para comenzar el plan para liberar a Han Solo del Palacio de Jabba. Primero R2-D2 y C-3PO se dirigen al Palacio con un mensaje holográfico de Luke para liberar a Han, pero Jabba lo ignora y se queda con los droides. Esa noche, mientras la Banda de Max Rebo está tocando, Jabba es cautivado por los movimientos de su esclava Oola. Ella se resiste, por lo que el hutt la lanza al foso del monstruoso rancor, el cual la devora. Entonces llega al Palacio Leia, disfrazada como el cazarrecompensas Boushh, llevando a Chewbacca como un supuesto prisionero para cobrar la recompensa por su captura. El wookiee es encerrado, y esa noche Leia libera a Han de la carbonita, pero son descubiertos por Jabba y capturados. Han es encerrado en una celda con Chewbacca y Leia es forzada a ser la nueva esclava de Jabba, en reemplazo de Oola.

Más tarde Luke llega al Palacio y, usando la Fuerza para eliminar a sus guardias y hacerle un truco mental al mayordomo, consigue llegar ante Jabba. El Jedi le pide que libere a Solo, pero Jabba lo rechaza, y cuando Luke atrae un bláster e intenta dispararle, el hutt es más rápido y lo lanza a la trampa del rancor. Luke logra sobrevivir y mata al rancor activando una enorme puerta que aplasta a la criatura, pero Jabba, furioso por este hecho, ordena ejecutar a Luke, Han y Chewbacca. Usando a C-3PO como traductor, les comunica que morirán a manos del Sarlacc, en el Pozo de Carkoon.

Luke, Han y Chewbacca (con Lando disfrazado como guardia de esquife) son llevados al Pozo de Carkoon para ser ejecutados, pero Luke consigue un sable láser que R2-D2 llevaba oculto en su interior y se enfrenta a los guardias. En el combate, Han accidentalmente activa los propulsores del cazarrecompensas Boba Fett, quien sale disparado y cae a la arena, donde lo devora el Sarlacc. Leia, aprovechando la confusión, estrangula a Jabba con la cadena que usaba como esclava hasta matarlo. Tras liberar a Leia, R2-D2 junto a C-3PO se lanzan desde la barcaza hacia la arena. Han y Chewbacca logran rescatar a Lando, que había quedado colgado del esquife durante la batalla, mientras Leia y Luke apuntan el gran cañón de la cubierta de la barcaza de Jabba y lo disparan. Finalmente saltan al esquife y suben a los droides, logrando escapar antes de que la barcaza explote.

Luke y R2-D2 van a Dagobah a ver a Yoda, mientras que el resto del grupo se dirige a un punto cercano a Sullust a reunirse con la Alianza.

En la Estrella de la Muerte, Palpatine arriba y felicita a Vader por los avances en la construcción, y le dice que debe continuar la búsqueda de su hijo, Luke. Además, el Emperador le asegura a su aprendiz que todo está saliendo como lo ha planeado.

Al llegar a Dagobah, Luke y R2-D2 se encuentran con Yoda agonizando. Luke le dice que ha regresado a completar su entrenamiento, pero Yoda le dice que no requiere más entrenamiento, ya que lo único que debe hacer es enfrentarse a Vader. Ante la pregunta de Luke debido a lo ocurrido en la Ciudad de las Nubes, Yoda le confirma que Vader es su padre. Antes de morir, Yoda le dice a Luke que existe otro Skywalker, y luego se hace uno con la Fuerza.

Al salir de la choza de Yoda, Luke se encuentra con el espíritu de Obi-Wan Kenobi. Luke le pregunta por qué nunca le había dicho que Vader era su padre, pero Kenobi le dice que lo que él le había dicho, que su padre había muerto, era cierto, ya que el Jedi que alguna vez había sido Anakin Skywalker había "muerto" y había sido reemplazado por Darth Vader. Kenobi además le revela a Luke que tiene una hermana (el otro mencionado por Yoda), que había sido separada de él al nacer para protegerlos del Emperador. Usando su instinto, Luke se da cuenta de que su hermana es Leia. Kenobi le advierte a Luke que debe cuidarse, porque sus sentimientos pueden terminar sirviendo al Emperador.

En el punto de encuentro cerca de Sullust, a bordo de un crucero, la Alianza rebela sus planes de destruir la Estrella de la Muerte. Como parte del plan, Luke, Leia, Han, Chewbacca, R2-D2, C-3PO y un grupo de soldados se dirigen a la cuarta luna de Endor para desactivar el escudo de la Estrella de la Muerte, lo que permitiría a la flota rebelde, entre ellos Lando y Nien Nunb a bordo del Halcón Milenario, destruir la estación espacial. Pero mientras descienden al planeta, Vader siente la presencia de su hijo en la lanzadera. Luke también lo siente, y comienza a pensar que podría arruinar la misión por haber ido.

Al aterrizar en Endor, un grupo de soldados de asalto descubre a Luke y Leia. Tras una persecución en motos deslizadoras, Luke elimina a sus perseguidores, pero él y Leia se separan. Luke se reencuentra con los otros rebeldes, mientras que Leia, inconsciente tras caer de su moto, es despertada por Wicket, un ewok, criaturas de Endor. Wicket hace amistad con Leia, y derrota a un soldado de asalto que los espiaba.

Mientras buscan a Leia, Luke, Han, Chewbacca y los droides caen en una trampa de los ewok. R2-D2 corta red usando sus herramientas internas, pero los ewok los descubren. Al ver a C-3PO, los ewok lo toman como un dios, pero a Han, Chewbacca, Luke y R2-D2 los toman prisioneros y pretenden servirlos en un banquete en honor a C-3PO. Leia, junto a Wicket, llega a la tribu de los ewok, mientras que Luke le dice a C-3PO que le comunique a los ewok que los libere o se enojará y usará su magia. Al no hacer caso los ewok, Luke usa la Fuerza para levitar el trono donde está sentado C-3PO, asustando a los ewok, quienes de inmediato liberan a los prisioneros. Convencidos de las buenas intenciones de los rebeldes, los ewok los hacen "parte de la tribu", y esa noche, tras contarles C-3PO la historia galáctica, aceptan unirse para luchar contra el Imperio.

Mientras los ewok festejan, Luke decide dejar Endor y enfrentarse a Vader. El Jedi se aleja de los festejos y Leia lo sigue, y allí Luke le revela que es hijo de Vader y que ella es su hermana. Cuando Luke se va, Leia queda conmocionada, y es consolada por Han, aunque no le revela lo que le dijo Luke.

Vader aterriza su lanzadera en una plataforma y se encuentra con Luke, que se había rendido. Luke habla con Vader intentado que vuelva al lado luminoso de la Fuerza, pero Vader lo rechaza. Ambos se dirigen a la Estrella de la Muerte, en órbita sobre Endor.

Al día siguiente, con ayuda de los ewok, los rebeldes localizan el generador del escudo en Endor, por lo que la flota rebelde ingresa al hiperespacio en Sullust preparándose para el ataque final hacia la Estrella de la Muerte.

En la estación espacial, Luke y Vader llegan hasta el Emperador, quien desea que Luke complete su entrenamiento pero en el lado oscuro. Además le revela a Luke que fue él el que hizo que los rebeldes pudiesen conseguir los planos de la Estrella de la Muerte y hallaran el generador en Endor, ya que todo es parte de una trampa para que la Alianza sea derrotada en su ataque.

Los rebeldes ingresan al generador pero son capturados por las fuerzas imperiales. La flota rebelde emerge del hiperespacio pero, al comprobar que el escudo de la Estrella de la Muerte sigue activado, se mantienen esperando, pero son recibidos por la flota Imperial y la batalla comienza.

Cuando los rebeldes son sacados del bunker del generador por los soldados imperiales, los droides les hacen una trampa y son atacados por muchos ewok, comenzando una batalla entre los rebeldes y ewok contra los imperiales.

Palpatine le muestra a Luke el poder pleno de la Estrella de la Muerte, la cual realmente estaba funcionando, y destruye uno de los cruceros de la Alianza. El Almirante Ackbar, al ver que la estación espacial está en operación, considera que deben retirarse, pero Lando lo convence de que deben darles más tiempo a los rebeldes en Endor. Allí, mientras la batalla continua, varios ewok, rebeldes e imperiales mueren, pero Han, Leia y Chewbacca, con ayuda de los droides, logran acceder al bunker.

En la Estrella de la Muerte, Luke, con el estímulo de Palpatine, atrae su sable del regazo del Emperador y lo ataca, pero Vader llega justo a tiempo para defenderlo, comenzando un duelo entre ambos.

Tras un enfrentamiento, Luke salta hacia una plataforma y se esconde allí, diciendo que no peleará contra él. Sintiendo dentro de la mente de su hijo, Vader descubre que Luke tiene una hermana. Vader dice que, si Luke no se une al lado oscuro, ella si lo hará, y al decir esto Luke sale violentamente de su escondite y ataca a Vader en un duelo intenso, hasta que Luke le corta la mano mecánica a Vader, lo mismo que el Sith le había hecho a su hijo en la Ciudad de las Nubes. Viendo cómo reaccionó Luke, Palpatine lo anima a matar a Vader, herido en el piso, pero Luke controla su ira y arroja su sable, asumiéndose como un Jedi, al igual que su padre Anakin antes de caer en el lado oscuro y transformarse en Darth Vader.

Han, Leia, y Chewbacca logran escapar del bunker justo antes de su explosión y la del escudo, con lo cual la flota rebelde puede comenzar su ataque.

En la Estrella de la Muerte, Palpatine, enfurecido porque Luke no quiere ir al lado oscuro, le lanza rayos de la Fuerza, que cada vez torturan más a Luke y podrían matarlo. Viendo a Luke muriendo, Vader se cuestiona su lealtad y a sí mismo, y finalmente Anakin "renace" y Vader toma a Palpatine, y a pesar de que Palpatine le lanza rayos a él también, lo lanza a un muy profundo agujero que conecta con el reactor de la estación espacial, matándolo.

El Halcón Milenario, junto con algunos cazas X-Wing, ingresa a la Estrella de la Muerte por conductos internos para destruirla, mientras que el piloto de A-Wing Arvel Crynyd, viendo que su nave está en llamas, se lanza hacia el Acorazado Estelar clase Ejecutor y destruye su puente, dado que los escudos de la nave imperial habían sido destruidos. El Acorazado Estelar comienza a caer, atraído por la gravedad de la Estrella de la Muerte dado que sus sistemas gravitacionales habían sido destruidos, y se estrella contra la estación espacial imperial.

En el medio de la evacuación de la Estrella de la Muerte, Luke lleva a su agonizante padre hasta la plataforma de acceso a su lanzadera. Anakin le pide a Luke que le quite su casco, para poder verlo por una vez con sus propios ojos. Su verdadero rostro es pálido, por haber usado ese casco durante 23 años, y herido, por su lucha contra Obi-Wan Kenobi en La Venganza de los Sith. Anakin le dice a Luke que tenía razón sobre él, y le pide que le diga eso a su hermana, y luego muere.

El Halcón Milenario y la X-Wing pilotado por Wedge Antilles logran llegar al reactor de la Estrella de la Muerte, al cual le disparan misiles de concusión y torpedos de protones, destruyéndolo y haciendo que la Estrella de la Muerte comience a destruirse. Ambos logran escapar instante antes de que la estación estalle, al igual que Luke, quien escapa justo antes de la explosión en una lanzadera imperial llevando el cuerpo de su padre.

En Endor, mientras observan la explosión, Han le asegura a Leia que Luke logró escapar, y viendo los sentimientos de ella por Luke, le dice que no se interpondrá cuando vuelva. Leia entonces le confiesa que Luke es su hermano, y tras un momento de sorpresa de Han, ambos se besan.

Esa noche, Luke arma una pira funeraria y quema el cuerpo de su padre, haciéndose Anakin uno con la Fuerza. Mientras los ewoks y los rebeldes festejan, X-Wing atraviesan el cielo lanzando fuegos artificiales, mientras por toda la Galaxia, en Tatooine, Naboo, Coruscant o Bespin, la gente sale a las calles a celebrar la caída del Imperio.

En medio de los festejos, Luke ve los espíritus de Obi-Wan Kenobi, Yoda y Anakin Skywalker, ahora redimido al lado luminoso. Leia toma a Luke y lo lleva a los festejos, mientras los espíritus lo observan.