里德·理查兹 （ 迈尔斯·特勒 饰）的科学梦想即将实现，他将飞往宇宙风暴的中心，揭开人类基因的密码。同行的还有，项目赞助人冯·杜姆 （ 托比·凯贝尔 饰）、博士的前女友苏珊·斯通 （ 凯特·玛拉 饰）、她弟弟约翰尼·斯通 （ 迈克尔·B·乔丹 饰）、宇航员本·格林姆（ 杰米·贝尔 饰）。不料飞船接近风暴中心时，由于计算错误，导致飞船被宇宙射线所吞没，大难逃生返回地球后，组员们的基因因宇宙射线的影响，发生了变异，他们具有了各个不同的超能力。理查德、苏、约翰尼和本组成了“神奇四侠”，利用宇宙射线所赋予的超能力去打击黑暗势力、帮助世界。杜姆获得超能力后变身成为了“毁灭博士”，正在实施他的邪恶计划，神奇四侠出击维护世界和平 。