从亲眼目睹父母被人杀死的阴影中走出来的“蝙蝠侠”，经历了成长之后，已经不再是那个桀骜不的孤单英雄了。在警官吉姆·戈登和检查官哈维·登特的通力帮助下，“蝙蝠侠”无后顾之忧地继续满世界的奔波，与日益增长起来的犯罪威胁做着永无休止的争斗，而他所在的高谭市，也是进展最为明显的地方，犯罪率以一种惊人的速度持续下降着，毕竟对方是能够上天入地的“蝙蝠侠”，不借两个胆子谁还敢造次呢？不过像高谭这种科技与污秽并存的城市，平静是不可能维持太久的，果不其然，新一轮的混乱很快就席卷了整个城市，人们再一被被恐慌所笼罩着，而声称愿意为这一切负责的，自然就是所有混乱的源头以及支配者--“小丑”了。
先不管“小丑”掀起一个又一个犯罪的狂潮的最终目的为何，他的企图都是邪恶的，所作所为更是早就危害到了高谭市民的正常生活……其中自然包括了“蝙蝠侠”身边几个非常重要的人，而他需要做的，就是将这股新的危机全部亲自用手捏得粉碎。然而在面对着这个有史以来最具针对性、最恶毒的对手时，“蝙蝠侠”却不得不从他的地下军械库里搬出每一件能够用得上的高科技武器，还得时刻纠结着为他曾经信仰的一切寻找答案。

美国队长史蒂夫·罗杰斯（克里斯·埃文斯 饰）带领着全新组建的复仇者联盟，继续维护世界和平。然而，一次执行任务时联盟成员不小心造成大量平民伤亡，从而激发政治压力，政府决定通过一套监管系统来管理和领导复仇者联盟。联盟内部因此分裂为两派：一方由史蒂夫· 罗杰斯领导，他主张维护成员自由，在免受政府干扰的情况下保护世界；另一方则追随托尼·斯塔克（小罗伯特·唐尼 饰），他令人意外地决定支持政府的监管和责任制体系。神秘莫测的巴基（塞巴斯蒂安·斯坦 饰）似乎成为内战的关键人物……

能力越大，责任越大。蜘蛛侠彼得·帕克在全力和犯罪、灾难做斗争的同时，终于迎来了毕业的时刻。可是曾经的一段心结，让他和女友格温·斯黛西的关系降至冰点。格温应聘于为全城提供电力的奥斯本集团公司，同一期间发生的两件事，不由得左右这家公司和彼得等人的命运。奥斯本的掌门人病故，他的儿子哈利以20岁的年龄接受这家市值2000亿美元的巨无霸公司。另一方面，极度崇拜蜘蛛侠的电力工程师麦克斯在维修机组时意外身亡，当他再度醒来时发现自己变成了全身充满电能的超人类。感到受了欺骗的麦克斯与蜘蛛侠在时代广场展开对决，而彼得和哈利的友情也将遭到命运的戏弄。

童年的一起突发事件，令彼得·帕克和父母生离死别。转眼彼得成为一名高中生，他偶然发现父亲的公文包，并从叔父本处得到线索，于是启程前往奥斯库公司拜访父亲当年的合作伙伴——科特·康纳斯博士。在公司内四处寻找线索的彼得意外被蜘蛛咬了一口，回程途中他的身体发生奇异的变化。在康纳斯博士德引导下，彼得不断了解并发掘体内着超乎寻常的能力，喜怒哀乐，各种意想不到的事情迅速向他袭来。直到某日，他便成了影响深远的超级战士蜘蛛侠。而城市内也出现了凶恶的蜥蜴人，彼得不平凡的人生就此展开。

布鲁斯·韦恩（克里斯汀·贝尔 Christian Bale 饰）童年亲眼目睹了父母在高谭市街头被歹徒枪杀，韦恩充满怒火。在继承了父亲亿万家产后，韦恩开始环游世界，希望凭自己的力量复仇和打击犯罪！韦恩为了了解罪犯的心理，在亚洲他亲自体验了犯罪的感觉，最后被捕入狱。他在狱中遇到了武艺高强的杜卡，杜卡传授了韦恩高强的武艺和坚韧的意志力。韦恩很快被神秘的影忍者盟看上，忍者大师一直想邀他加入。韦恩不久发现影忍者盟对自己的家乡高谭市另有企图，他毅然回到了故乡。韦恩在自己的庄园发现了一个地下室，从此他多了一个身份—蝙蝠侠。蝙蝠侠开始了对抗笼罩在高谭市的黑暗。

检察官哈维·登特（艾伦·艾克哈特 Aaron Eckhart 饰）死后的八年间，哥谭市在戈登警长（加里·奥德曼 Gary Oldman 饰）的努力下有效地遏制了犯罪活动。而蝙蝠侠布鲁斯·韦恩（克里斯蒂安·贝尔 Christian Bale 饰）因为背负谋杀登特的罪名，被 警方通缉，在哥谭市销声匿迹。然而，这看似平静的状态被恐怖分子贝恩（汤姆·哈迪 Tom Hardy 饰）的出现打破，他利用猫女（安妮·海瑟薇 Anne Hathaway 饰）偷取布鲁斯的指纹，致使韦恩集团面临破财，布鲁斯被赶出董事会。为了保证韦恩集团投资的能源项目不被坏人利用制造核弹，布鲁斯帮助米兰达（玛丽昂·歌迪亚 Marion Cotillard 饰）成为董事会主席。贝恩接下来一连串精密设计的计划将哥谭市陷入孤绝之境，毁灭之日指日可待。布鲁斯只能再次肩负起拯救哥谭的重任，然而至亲的管家阿福辞职离开、猫女的背叛、贝恩的凶残手段，爱人米拉达的真实面目露出，都让他拯救哥谭的行动变得不可能……