Peter Parker hat Schwierigkeiten, sein Leben als Spider-Man mit den Anforderungen seines normalen Alltags zu vereinbaren. Er verliert seinen Job, hat finanzielle Probleme und schafft es kaum zu seinen Vorlesungen in Physik an der Columbia University. Peter ist von seiner großen Liebe Mary Jane Watson, die inzwischen eine erfolgreiche Broadway-Schauspielerin ist, und seinem besten Freund Harry Osborn entfremdet. Harry hegt immer noch einen tiefen Groll gegen Spider-Man und glaubt, dass dieser seinen Vater Norman Osborn, der heimlich der Super-Bösewicht Green Goblin war, ermordet hat. Peters Tante May steht kurz vor der Zwangsvollstreckung ihres Hauses, und der Chefredakteur des Daily Bugle, J. Jonah Jameson, bezeichnet Spider-Man weiterhin als Gefahr für New York City. Diese Umstände lassen Peter darüber nachdenken, ob er seine Rolle als Spider-Man aufgeben sollte. Der Verlust an Selbstvertrauen scheint sogar körperliche Auswirkungen zu haben, da seine verbesserten arachniden Kräfte unzuverlässig werden.
Harry, nun Leiter der Forschungsabteilung von Oscorp, unterstützt die Arbeit des brillanten Nuklearwissenschaftlers Otto Octavius, ein Idol für Peter. Octavius träumt davon, die Kernfusion zur Energiegewinnung zu perfektionieren, und trägt ein Geschirr mit mächtigen, intelligenten Roboterarmen für ein Experiment in dauerhafter Fusion. Obwohl das Experiment zunächst gelingt, wird es schnell instabil. Aus Hochmut weigert sich Octavius, es zu stoppen, was katastrophale Folgen hat: Seine Frau kommt ums Leben, und der neuronale Inhibitor-Chip, der die Arme davon abhält, Octavius' Geist zu beeinflussen, wird durch einen elektrischen Bogen zerstört. Die Arme verschmelzen mit seiner Wirbelsäule. Im Krankenhaus zeigen die tentakelartigen Arme plötzlich einen eigenen Willen und töten das gesamte Ärzteteam. Octavius erwacht, verlässt das Krankenhaus und wird zunehmend von den Einflüssen der Arme korrumpiert, die seine Eitelkeit und sein Ego ausnutzen und ihn zu dem Entschluss führen, das Experiment um jeden Preis zu vollenden.
Um seine Arbeit zu finanzieren, überfällt Octavius, den Jameson "Doctor Octopus" oder "Doc Ock" nennt, eine Bank. Dabei nimmt er Tante May als Geisel, als sie und Peter versuchen, ihr Haus zu refinanzieren. Spider-Man kämpft gegen Octavius, hat jedoch Schwierigkeiten, da seine Kräfte nicht immer funktionieren. Schließlich rettet er Tante May, aber Octavius entkommt mit der Beute. Bei einer Party erfährt Peter, dass Mary Jane mit Jamesons Sohn, dem berühmten Astronauten John Jameson, verlobt ist, und gerät in einen Streit mit Harry, der Spider-Man die Schuld an allem Übel gibt. Während Octavius seinen Reaktor erneut aufbaut, bleiben Peters Kräfte unzuverlässig.
Ein Arzt sagt Peter, dass seine körperlichen Probleme stressbedingt sind, woraufhin er beschließt, seine Rolle als Spider-Man aufzugeben, um ein normales Leben zu führen. Dadurch verbessert sich sein Leben, da er nun keine Verpflichtungen mehr hat, anderen zu helfen. In dieser Zeit beginnt Peter auch, seine Beziehung zu Mary Jane zu reparieren. Ein Müllmann bringt Spider-Mans weggeworfenes Kostüm zur Daily Bugle, und Jameson nimmt es als Beweis für das Verschwinden von Spider-Man. Aber er gibt später zu, dass Spider-Man tatsächlich ein Held war, der einzige, der Octavius stoppen konnte.
Peter erkennt seine Notwendigkeit, Spider-Man zu sein, nachdem er sieht, wie ein Mann überfallen wird und ein Kind aus einem brennenden Gebäude rettet. Tante May ermutigt ihn, dass es manchmal notwendig ist, seine eigenen Träume für das größere Wohl zu opfern. Als Octavius für seinen Reaktor Tritium benötigt, wendet er sich an Harry. Dieser stimmt zu, ihm das Tritium zu geben, wenn er Spider-Man zu ihm bringt. Octavius greift Peter in einem Café an, in dem er mit Mary Jane ist, und entführt sie, um Spider-Man in eine Falle zu locken. Daraufhin kehren Peters Kräfte zurück, und er holt sich sein Kostüm von der Bugle zurück. Spider-Man kämpft gegen Octavius in der Stadt, bis sie auf einem erhöhten Zug kämpfen. Octavius lässt den Zug außer Kontrolle geraten, was Peter dazu zwingt, ihn mit größter Mühe zu stoppen, um alle Passagiere zu retten.
Die Menschen im Zug verhindern, dass Spider-Man zu Boden fällt, und als sie sein unmaskiertes Gesicht sehen, sind sie überrascht, dass er nur ein Junge ist. Zwei Jungen geben Peter seine Maske zurück, und alle versprechen, seine Identität geheim zu halten. Octavius erscheint wieder und entführt Spider-Man, nachdem er ihn bewusstlos schlägt. Harry gibt Octavius das Tritium, der sich dann an die Arbeit macht, seinen Reaktor zu vervollständigen. Harry demaskiert Spider-Man und ist erschüttert, dass sein Feind sein bester Freund ist. Peter überredet Harry, ihm Octavius' Aufenthaltsort zu verraten.
Spider-Man findet Octavius und Mary Jane in seinem Küstenlabor. Beim Versuch, Mary Jane zu retten, gerät er erneut in einen Kampf mit Octavius. Schließlich überwältigt er ihn und enthüllt seine Identität, um ihn zu bitten, den Reaktor zu stoppen. Befreit vom Einfluss der Tentakel, opfert sich Octavius, um den Reaktor zu stoppen und versinkt im Wasser. Mary Jane sieht Peters wahre Identität und erkennt die Last, die er trägt. Sie verstehen, dass sie zusammen sein könnten, aber die Gefahr, die sie dann erwarten würde, ist zu groß. Mary Jane verlässt John Jameson und kehrt zu Peter zurück, bereit, das Risiko einzugehen, um mit ihm zusammen zu sein.
Harry hat Visionen seines Vaters, der ihn auffordert, Peter zu töten. Er zerstört den Spiegel, hinter dem er die Ausrüstung des Green Goblin findet. Mary Jane und Peter küssen sich, aber ein Hilferuf unterbricht sie, und sie akzeptiert die Gefahr, die ihr gemeinsames Leben mit sich bringt.
Oliver Trebes
