Der Lauftext offenbart, dass die schwerwiegenden Klon Kriege zwischen der Galaktischen Republik und der Konföderation der Unabhängigen Systeme noch kein Ende gefunden hat. Palpatine, Oberster Kanzler der Republik, wurde von der Konföderation der Unabhängigen Systeme entführt.
Eine riesige Raumschlacht zwischen republikanischen und separatistischen Streitmächten tobt über Coruscant; General Obi-Wan Kenobi, inzwischen zum Jedi-Meister aufgestiegen, sein Schüler Anakin, nun den Jedi-Ritter Status belegend, und weitere Jedi fliegen als Klon-Geschwader-Anführer in ihren neuen, mit Waffen modifizierten Jedi-Sternenjäger in die Schlacht.
Währenddem die Raumschlacht ein episches Ausmass annimmt, versuchen Obi-Wan und Anakin, Kanzler Palpatine, der auf dem grössten Schlachtschiff der Separatisten gefangen gehalten wird, zu retten. Es gelingt dem Jedi-Duo ihre Schiffe im Hangar des riesigen Kreuzers der Handelsföderation zu landen, wo sie alsbald von General Grevious, der Cyborg-Kommandant der Droidenarmee, und mehrerer seiner Einheiten angegriffen werden. Die Jedi retten sich über grosse Röhren und einen Aufzug, bis sie schliesslich auf Graf Dooku, Oberster Befehlshaber der Separatisten, treffen.
Es kommt zum Lichtschwertduell, zu dem sich auch Grevious gesellt, der Lichtschwerter von getöteten Jedi sammelt. Grevious vermag zwar Obi-Wan auszuschalten, flüchtet aber aus dem Schiff, als dieses auf Grund des heftigen Gegenfeuers der republikanischen Kriegskreuzer im Begriff ist, auseinanderzubrechen. Anakin duelliert sich nun alleine mit Dooku; Palpatine, an einen Sitz gefesselt, sieht zu und kommentiert den Kampf. Schliesslich gelingt es Anakin, im Zorn Dooku zu besiegen und umzubringen.
Auf der Brücke versucht Anakin den sich auf Coruscant zu bewegenden Kreuzer in den Griff zu bekommen und vermag dann auch, das Schiff einigermassen sicher auf den Boden zu bringen. Feuerschiffe machen sich auf, das brennende Wrack sicherzustellen.
Der Kanzler ist gerettet, die Separatisten führerlos: Anakin und Obi-Wan werden als Kriegshelden gefeiert. In einem grossen Schiff wird der Kanzler, begleitet vom Vizevorsitzenden des Senats, Mas Amedda, und mehreren seiner roten Ehrengardisten, zum Senatsgebäude geflogen. Der Kanzler und sein Gefolge entsteigen dem Schiff und werden auf dem Platz vor dem Eingangsgebäude von mehreren prominenten Politikern und Jedi begrüsst.
Der Kanzler und die Senatorenschar betreten das Senatsgebäude, wo Senatorin Amidala zur grossen Gruppe hinzustösst. Sie trägt weite Roben, um ihre Schwangerschaft zu verbergen, denn niemand darf wissen, dass Anakin und sie sich vermählt haben, da der Jedi-Kodex es Mitgliedern des Ordens untersagt, zu heiraten.
Vor dem versammelten Senat erklärt der Kanzler, dass die Separatisten nunmehr führerlos sind und sich zurückziehen; eine Gelegenheit, welche die republikanischen Truppen sofort nutzen müssen, um die Separatisten endgültig zu besiegen. Unter dem Kommando von Jedi-Generälen sollen die fliehenden separatistischen Einheiten zerstört werden.
Seine Entführung wieder in Erinnerung rufend, ernennt Palpatine Anakin zu seinem persönlichen Leibwächter. Der Jedi-Rat beschliesst, Obi-Wan auf die Suche nach General Grevious zu schicken, ohne Anakin, dem die Entscheidung des Rates nicht passt, war er es doch, der Dooku beseitigt hat, was aber seinerseits dem Rat missfällt. Sein Pflichtbewusstsein überwiegt seinen verletzten Stolz und Anakin, und obwohl sauer auf die Jedi, sieht er freudig seiner intensivierten Zusammenarbeit mit dem Kanzler entgegen, der Anakins Ambitionen und Selbstvertrauen schon seit etlichen Jahren unterstützt und nährt.
In der Senatorenwohnung von Amidala sehen sich Anakin und Padmé endlich wieder und geniessen einen ruhigen, glücklichen Moment. Padmé zieht Anakins Hemd aus, sein Oberkörper und sein Gesicht sind von Narben aus dem Krieg übersät.
Währenddem Anakin sich beim Kanzler einfindet, organisiert Bail Organa, Senator und Vizekönig vom Planeten Alderaan, ein Treffen des Loyalisten Komitees in Senatorin Amidalas Wohnung. Die Loyalisten entsinnen sich Palpatines Versprechen, er lege seine Notstandsvollmachten ab, sobald der Krieg vorbei wäre, was sie nun vom Kanzler einfordern wollen.
Die Jedi-Generäle verfolgen mit ihren Klonkriegertruppen die fliehenden Separatisteneinheiten auf vielzähligen Welten. Yoda führt die Truppen auf den Planeten Kashyyyk, eine hochmoderne Waldwelt, die von Wookies beheimaten wird.
Auf Coruscant ist der Jedi-Meister Mace Windu dem falschen Spiel (aus einem noch unbekannten Grund) endlich auf die Schliche gekommen. Er begibt sich in das Bürogebäude von Palpatine, wo auch Anakin zugegen ist, um den Kanzler zur Rede zu stellen. Plötzlich beginnt Palpatine damit, Machtblitze auf Mace abzuschiessen, die Mace zunächst mit seinem Lichtschwert parieren kann. Es kommt zur Konfrontation zwischen den Beiden (ob Palpatine in der Folge ebenfalls ein Lichtschwert benutzt ist bisher noch unklar), und Palpatine stellt Anakin vor die Wahl, entweder ihm oder dem Jedi zu helfen. Er appelliert dabei an die Korruptheit der Jedi, dass sie Anakin immer vor seinem wahren Potential zurückgehalten haben (möglicherweise weist er den Jedi sogar die Schuld am Tod von Anakins Mutter zu). Schliesslich entscheidet sich Anakin, stellt sich hinter Mace (als ob er ihm helfen wolle) und streckt ihn mit dem Lichtschwert nieder.
Palpatine offenbart sich in der Folge Anakin gegenüber als Sith Meister, und macht ihm klar, dass seine Fähigkeiten sich nur mit Hilfe der Dunklen Seite voll entfalten könnten. Anakins Mord, sein Verrat an den Jedi hat seinen Übergang zur Dunklen Seite besiegelt.
Der Kanzler ruft eine Senatssitzung ein. Die Loyalisten fordern, dass er seine Notstandvollmachten niederlegt, der Krieg sei schliesslich so gut wie vorbei. Zur Überraschung aller gibt Palpatine diesem Anliegen nicht statt. Stattdessen behauptet er, dass die Jedi Verräter der Republik seien. Der Anführer der Separatisten war ein (ehemaliger) Jedi gewesen und diese hätten insgeheim die Aktionen der Separatisten unterstützt. Die vielen Kriege, die ganzen Verwüstungen und die Millionen Toten - der Kanzler stellt die Jedi als Sündenbocke hin, und, um die Senatoren abschliessend zu überzeugen, erzählt er vom Attentatsversuch, das eines der höchsten Mitglieder des Jedi-Ordens gegen ihn verübt hatte, und dass er nur dank seinem Leibwächter Anakin überlebte. Palpatine behält seine Vollmachten und proklamiert das Galaktische Imperium. Weiter ordnet er die Verfolgung und Vernichtung aller Jedi an.
Auf Coruscant besprechen sich abermals die Loyalisten untereinander. Vor allem Padmé Amidala, Bail Organa und Mon Mothma stufen die neusten Entwicklungen als sehr gefährlich und suspekt ein, möglicherweise keimen schon die ersten Gedanken an eine Rebellion Allianz auf. Sie beschliessen, zunächst abzuwarten und sich der Imperialen Regierung gegenüber konform zu verhalten.
Wenig später gerät Bail Organa unter Beschuss (durch wen ist noch unklar, sehr wahrscheinlich handelt es sich um einen verdeckten Attentatsversuch, das Palpatine initiierte, um seine politischen Gegner auszurotten). Er flüchtet sich auf eine Landeplattform, wo sein roter Gleiter steht, mit diesem entflieht er den Angreifern.
Die Loyalisten beschliessen, sich zurückzuziehen. Padmé kehrt auf ihre Heimatwelt Naboo zurück, die Geburt ihres Kindes (zumindest glaubt Anakin, dass Padmé nur mit einem Kind schwanger ist) steht kurz bevor.
Auf einer neuen Welt ist Obi-Wan mit seinen Klontruppen General Grevious auf die Schliche gekommen. Er erforscht eine Höhle, und trifft in luftigen Höhen auf Grevious' Schergen, die Waffen besitzen, die einem Lichtschwert Paroli bieten können. Es kommt kurz darauf (oder kurz zuvor) zu einer rasanten Verfolgungsjagd. Obi-Wan reitet auf einer sehr flinken echsenartigen Kreatur, Grevious benutzt seinen Flitzer.
Obi-Wan und Grevious duellieren sich mit Lichtschwertern, aber Grevious kann seine beiden Arme spalten und kämpft plötzlich mit vier Lichtschwertern gleichzeitig. Zum Schluss gelingt es Obi-Wan dann doch noch, Grevious zu töten/zerstören, ironischerweise mit einem Blasterschuss.
Just dann erhalten die Klonkrieger die neuen Befehle von Coruscant und greifen plötzlich Obi-Wan an, der flüchten muss.
Es wird gezeigt, wie auf vielen verschiedenen Welten Klonkrieger das Feuer auf die Jedi eröffnen, die keine Chance zu entkommen haben. Viele der prominenteren Jedi-Meister sterben auf diese Weise.
Auch auf Kashyyyk greifen die Klonkrieger die Jedi, unter ihnen Yoda, an. Die Wookies, unter anderem mit Chewbacca, stellen sich auf die Seite der Jedi und kämpfen an ihrer Seite.
Obi-Wan flieht auf eine andere neue Welt, die von einer neuen nichtmenschlichen Rasse (angeblich vogelähnlich) bevölkert wird, angeführt von der bislang namenlosen Figur von Bruce Spence. Der Jedi erhält dort Unterschlupf. Als er von Anakins Verrat erfährt, macht er sich auf den Weg nach Naboo.
Auf Coruscant erhält Anakin von Palpatine den Auftrag, sich auf den Planeten Mustafar zu begeben, wo die Anführer der verbleibenden separatistischen Splittergruppen (u.a. die Handelsföderation, die Handelsgilde, die Handelsallianz), sich zu einem Treffen eingefunden haben.
Auf Naboo angekommen, sucht Obi-Wan Senatorin Amidala, die er in ihrer Villa findet. Sie offenbart ihm endlich ihre Schwangerschaft. Sie bringen in Erfahrung, dass Anakin unterwegs nach Mustafar ist und fliegen ebenfalls dorthin.
Als sie auf Mustafar ankommen, hat Anakin allerdings alle Separatisten bereits getötet. Anakin würgt Padmé mit der Macht und wirft sie beiseite, woraufhin Obi-Wan sein Lichtschwert anzündet und das grosse Duell zwischen den Beiden beginnt. Der Kampf erstreckt sich über mehrere Schauplätze, sowohl in einem mechanischen Raum innen wie aussen, wo sie unter anderem an Kabeln hängend ein Hindernis überwinden müssen und sich dabei weiter duellieren. Das Duell führt schliesslich bis zu einem Vulkankrater hinauf, und Obi-Wan schneidet Anakin, der mit dem Höhenunterschied im Kampf ein Problem hat, ein Bein ab. Anakin fällt am Ende in den Krater hinein, schwer verwundet wird er kurz darauf gerettet.
Obi-Wan kümmert sich um die schwerverletzte Padmé und bringt sie nach Alderaan zu Bail Organa. In einer Klinik werden die Zwillinge aus ihrem Leib entfernt, um sie zu retten, bevor Padmé stirbt. Kurz nach der Zwangsgeburt unterliegt Padmé den schweren Verletzungen, die ihr Anakin zugefügt hatte.
Anakin erhält eine Lebenserhaltungsrüstung. Er hat ein Bein verloren und seine Haut ist an vielen Stellen aufs Schlimmste verbrennt. Als er erwacht, wird ihm erzählt, dass er Padmé umgebracht hat. Er ist so wütend, dass er mit der Macht den gesamten Raum, in dem er sich befindet, verwüstet.
Palpatine gibt Anakin den Namen Darth Vader, von nun an ist er sein Sith Schüler.
Padmé wird beigesetzt, viele ihrer Zofen und sogar Sio Bibble, der Gouverneur von Naboo, hat sich zur Beerdigung eingefunden.
Nach Absprache mit Yoda will Obi-Wan die Zwillinge, Luke und Leia, nach Tatooine bringen, wo sie von Anakins Stiefbruder Owen Lars und dessen Freundin Beru aufgezogen werden sollen. Bail Organa fliegt den Jedi und die beiden Kleinkinder in der Tantive IV Richtung Tatooine, doch das Schiff gerät unter Beschuss oder gerät in eine imperiale Kontrolle. In einer Rettungskapsel flieht Obi-Wan mit Luke (aus irgend einem Grund bleibt Leia bei Bail) aus dem Blockadenbrecher auf Tatooine.
Dort besucht er die Lars Familie und bittet sie, das Kleinkind bei sich aufzunehmen und ihn in ihre Familie aufzunehmen. Er erzählt ihnen, dass Anakin im Krieg umgekommen ist, was Owen dem Jedi verübelt; Anakin hätte lieber auf Tatooine bleiben sollen und niemals ein Jedi werden dürfen. Trotzdem nehmen sie Luke bei sich auf. Obi-Wan zieht sich in der Wüste zurück und legt sich in einer kleinen Hütte nieder, um auf den Tag zu warten, an dem Luke vielleicht trainiert werden soll.
Die verbleibenden Jedi verstreuen sich in der Galaxis; Yoda flüchtet auf den Planeten Dagobah.
In der abschliessenden Szene des Films befinden sich der Imperator Palpatine und Darth Vader auf der Brücke eines Sternenzerstörers. Vaders Ziel ist es, die Reste der Jedi auszulöschen.
