布鲁斯·韦恩（罗伯特·帕丁森 饰）化身蝙蝠侠于哥谭市行侠仗义两年后，罪犯皆闻风丧胆，他也因此深入接触到哥谭市的阴暗面。他潜行于哥谭市腐败的政要名流关系网中，身边仅有的几个值得信赖的盟友——管家阿尔弗雷德·潘尼沃斯（安迪·瑟金斯 饰）与詹姆斯·戈登警长（杰弗里·怀特 饰）。这位独行的“义警侠探”在哥谭市民心中已成为“复仇”二字最当仁不让的代名词。

蜘蛛侠（托比•马奎尔 Tobey Maguire 饰）在经历了重重考验之后，成为了人人敬仰的正义英雄，抱得美人归。但是，光环下蜘蛛侠，也有自己的心病：他在第一集时放走了小偷导致最亲爱的叔叔被小偷杀死，帕克一直耿耿于怀。
生活顺意的帕克开始变得目中无人，当他再次抓到那个小偷时，残忍地看着他从楼上摔下致死，过后才发现自己惩罚错了人，真凶是“沙人”。当帕克将“沙人”残忍杀死后，帕克心内的阴暗面渐渐在帕克的身体内占据了上风，蜘蛛侠最终演变成邪恶的“毒蜘蛛”！糟糕的是，帕克没有察觉到自身的变化，帕克最终如何摆脱自身的邪恶？

彼得帕克（托比•马奎尔 Tobey Maguire 饰）是美国一个平凡的高中生，当他被哥伦比亚大学科学展会偷跑出来的变种蜘蛛咬了一口之后，生活彻底改变了。他变得和蜘蛛一样，拥有各种蜘蛛特有的超能力：从手腕喷出粘力极强的蜘蛛丝、飞檐走壁等等。
彼得兴奋异常，为引起玛丽简的注意，开始利用自己的超能力去赚钱。但当他最爱的叔叔被自己放走的罪犯杀死后，彼得发誓要用自己的超能力去打击犯罪。
彼得视其为兄弟的朋友哈利奥斯本的父亲诺曼奥斯本（威廉•达福 Willem Dafoe 饰）因彼得的科学天赋而非常喜爱他，视其为家人，以至于引起哈利的嫉妒。同时，哈利和玛丽简恋爱，令彼得心中很不痛快。
诺曼是美国最大军事承包商之一的CEO，因公司的超级士兵计划进度达不到军方要求，被以撤走投资作为威胁而苦恼不堪，决定以自己作为实验对象，他吸入血清后具有了超能力，却不幸出现意外，出现十分邪恶的第二人格绿哥布林，哥布林驾驶着滑翔机在纽约城内杀人搞破坏，试图招募蜘蛛侠。
面对身边的误解、威胁和诱惑，彼得会怎么样行事呢？

油嘴滑舌的雇佣兵韦德·威尔森（瑞恩·雷诺兹 Ryan Reynolds 饰）与俏皮可爱的瓦内莎（莫蕾娜·巴卡林 Morena Baccarin 饰）邂逅，但在爱情最美满的时刻，他被诊断患有晚期癌症，留在世上的时间所剩无几。极度绝望之际，他接受了弗朗西斯（艾德·斯克林 Ed Skrein 饰）私人组织的邀请，对其基因做了改造，以谋求体能的突变。在忍受了一系列的残酷折磨后，韦德终于治好了癌症，蜕变成拥有不死之身的超级战士，但是代价却是失去了人类的面容。
狡猾的弗朗西斯逃之夭夭，而韦德却无法以恐怖的面容去面对女友。在此之后，他化身死侍，穿梭于每一个黑暗角落，寻找阿贾克斯的踪影……

大战绿魔之后，蜘蛛侠彼得·帕克忍痛拒绝了他唯一的挚爱玛丽，因为蜘蛛侠的身份会为自己和亲人带来巨大危险，帕克决定独立承担起蜘蛛侠的责任。帕克一直在忙于应付各种挑战：学习超能力的灵活运用；在超级英雄与平凡大学生的双重身份下隐藏自我、小心翼翼地生活等等。帕克对玛丽越来越难以自拔，但是作为蜘蛛侠又不能对玛丽展开心扉。好友哈利因为误会蜘蛛侠而一直处处与其为作对；唯一的亲人梅婶婶也对蜘蛛侠的真实身份产生了怀疑。同时，新的挑战又出现了：邪恶而强大的章鱼博士。帕克在种种压力下肩负起蜘蛛侠的使命。

2029年，变种人大幅减少，X战警早已解散。身心疲惫的金刚狼罗根的自愈因子逐渐消失，整天饮酒度日，靠当司机养家。他在墨西哥边境隐居，并照顾着饱受病痛折磨的老X教授。有一天，一位陌生女子让罗根送一个叫劳拉的女孩去加拿大边境，一开始罗根拒绝了，但查尔斯一直在等着这个女孩的出现，劳拉拥有超强的战斗力，而且在许多方面都很像金刚狼。她被一个强大公司的幕后人物所追踪，因为她的DNA里有连接罗根的秘密，一场无休止的追捕由此展开。

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……