ui a depuis longtemps quitté le ring, mène une vie paisible à Philadelphie où il tient un restaurant italien baptisé Adrian's, en hommage à sa femme Adrian, moteur de son existence, décédée à la suite d'un cancer. Il se rend très souvent sur la tombe de sa femme et n'entretient plus que des relations distantes avec son fils Robert, qui ne supporte plus que les gens ne le voient que comme le fils de Rocky. Pour redonner un but à sa vie, Rocky décide de se remettre à boxer.
Le champion du monde de boxe, Mason « The Line » Dixon, est impopulaire, la presse et le public l'accusant de ne choisir que des adversaires faciles et de ne jamais avoir eu à se battre au maximum de ses capacités. À la suite d'une vidéo en image de synthèse d'une chaîne de télévision le montrant face à Balboa (le but de cette vidéo étant de démontrer que Dixon serait mis au tapis), son manager décide d'organiser un combat d'exhibition pour faire remonter sa cote de popularité.
Après des réticences, Rocky accepte le combat pour se sentir revivre sur le ring et prouver à tous qu'il n'est pas fini. Il reprend donc le chemin de la salle d'entraînement pour se préparer à l'ultime match de sa vie avec Paulie, Duke, son fils Robert de qui il s'est beaucoup rapproché et Steps, le fils de Marie, une fille que Rocky a raccompagnée chez elle 30 ans plus tôt et convaincue de ne plus fréquenter les voyous de son quartier, et avec laquelle il noue des liens forts.
Le jour du combat, au Mandalay Bay de Las Vegas, Rocky n'atteint pas au 1er round Mason Dixon qui esquive les coups et se montre très rapide. Rocky se rattrape dans les rounds suivant profitant d'une blessure à la main de son rival. Rocky se montre héroïque durant tout le combat, encaissant de nombreux coups et en se relevant plusieurs fois après être allé au tapis. À la fin du match, les deux boxeurs se félicitent mutuellement, Martin, le coach de Dixon lui fait comprendre qu'il doit encore progresser. Rocky, grâce à ce match, s'est débarrassé de ses angoisses et en sort apaisé.
Si les juges désignent Mason Dixon vainqueur (2 juges pour Dixon contre 1 pour Rocky), Rocky est acclamé par la foule qui scande son nom et n'a d'yeux que pour lui.