自从彼得当上了蜘蛛侠后，虽然成了大家心中的超级英雄，但还是为了生计四处奔波，每天除了拯救群众外，还要兼职送外卖。但彼得总是送餐超时，导致老板脸色越来越差。
这天彼得接到外卖单子，眼看就要超时，彼得立即跑进巷子，下一秒化身蜘蛛侠出现街头。这时两个小孩眼看就要冲出马路，彼得立马进行了营救。可当彼得外卖送到时，还是超时三分钟，对方当然不会结账。因为屡次出现这种情况，老板炒掉了彼得。彼得只能来到报社，用蜘蛛侠的照片换取点酬劳，可这点酬劳都不够还之前预支的钱。
这天彼得生日，好友哈利和女神玛丽赶来庆祝。哈利已经继承了父亲诺曼的位置，可哈利还是对蜘蛛侠充满恨意，始终认为蜘蛛侠害死了父亲。但哈利并不知道蜘蛛侠的身份。晚上，彼得受到玛丽的邀请，去观看其演出的话剧。可就在前往剧院的途中，警匪上演追逐大战，很快就来到了彼得身后。
眼看就要撞上，彼得一记后空翻躲过撞击，随后换上战衣追逐嫌犯，两三下就将其控制。等他赶到剧院时，却被告知超时无法进入，彼得只好在门外等待。可等来的是玛丽和新男友相拥离去的背影，彼得双眼泛红。接着跑进巷口脱去外衣化身蜘蛛侠，穿梭在城市之间。
突然吐丝能力丧失，彼得从高空重重落在铁管上，接着起身来到高楼边缘，低头一看却让他感到眩晕，无奈之下，只能乘坐电梯下楼。之后，彼得在哈利引荐下见到了奥拓博士。奥拓博士告诉彼得，最近自己在研究一种永久性能源，一旦研究成功，就可以造福全人类，人类不会再为能源不足而烦恼。
很快，终于到了查验成果的这天，众人们纷纷集聚一堂，见证奥拓博士的研究成果。哈利和彼得也来到了现场，为了实验的安全起见，博士专门做了四条机械手臂。随后博士站上台，穿上手臂走向众人面前。为了防止手臂反向操控自己的大脑，因此博士安装了一个控制芯片。
紧接着实验开始，他操控着手臂将一颗氚元素放在上方，启动机器后触发激光照射的氚元素，在激光的照射下，氚元素瞬间释放出巨大的能量。看到实验的成功，众人都为博士感到高兴。可彼得发现了不对劲，下一秒金属物体全都被吸了进去，紧接着能量直接冲破了防护罩，众人被吓得四处逃窜。
哈利连忙让博士停止实验，可博士却不愿意放弃。关键时刻彼得化身蜘蛛侠及时出现救下了哈利。随后彼得打算关掉电源却被博士打倒在地。随着能量的越来越强大，门窗玻璃也瞬间破损，碎片直接飞向博士妻子。等博士转过头来妻子已经领了盒饭。博士身上的抑制芯片也被破坏，彼得立即切断了电源，热能量才得以消失。
之后博士送往了医院，医生打算拆下机械手臂时手臂突然动了起来，将他直接打飞。与此同时其余的三条手臂犹如章鱼般的也活动了起来，就这样轻轻松松解决了所有人。然后暴力拆开医院大门，博士茫然的走在大街上，突然一辆汽车驶来，机械臂瞬间将其掀翻。
为了躲开警察的追捕，博士来到一艘废弃的轮船上，妻子因实验丧生，自己也变成了一个机械怪物，梦想也破灭了。但机械臂似乎控制了他，告诉他重头再来。然而重启实验第一步就是搞钱买设备，于是他来到银行伸出机械臂扯开保险库大门，随手一扔。
就在准备拿钱离开时彼得化身蜘蛛侠出现，机械臂夹起一袋袋金币扔向彼得，彼得几个跳跃巧妙的躲闪，但这时吐丝能力再次出现问题，直接被一袋金币砸了下来。接着机械臂把彼得抓了过来，准备捏爆他的脑瓜。突然基因再次被激发，射出蛛丝拉过两张桌子，博士来不及躲闪直接被砸到外面。
眼看警察拿枪将他包围，博士抓起梅姨充当人质，然后爬上大楼准备跑路。彼得立即赶到营救，可没想到博士的机械臂一松，梅姨直直的掉了下去。彼得慌忙射出蛛丝将梅姨拉了上来，自己却被博士偷袭。接着两人缠斗过程中彼得被狠狠的甩了出去。
当博士再次将梅姨抓起来时，彼得射出蛛丝然后弹了出去冲向博士，而博士则伸出一根钢针准备发起偷袭，但关键时刻被梅姨一棍敲在脑袋上，彼得也因此躲过了攻击，但梅姨却再次掉了下去。彼得赶紧跟了上去，射出蛛丝黏住梅姨，接着抱住梅姨安全落地。博士也趁机拿着两袋金币逃离了现场。
没多久后，在晚会上彼得遇到了喝多的哈利，可因为彼得一直拍蜘蛛侠的照片，却不肯告诉他蜘蛛侠是谁，这让哈利非常生气，直接甩了彼得两巴掌。更难受的是，他眼睁睁看着玛丽答应了现男友的求婚，他化身蜘蛛侠来到城市之间，突然吐丝超能力再次消失。
他从高空掉落，重重的摔在地面上，他无比的郁闷，瞅了瞅高墙再次爬了上去，可刚爬到半空就摔了下来，拿过报纸一看，眼睛也变回了近视眼。他到诊所找医生，医生却说他身体各项指标都很正常，说他的问题可能出现在思想上。彼得说出了自己的困惑后，医生建议他或许放下所谓的多重身份，不见得是件坏事。
回到家的彼得想起了叔叔说的话，能力越大责任越大，但因为这句话才让自己失去了正常人的生活。这一刻，他想通了，他扔掉了蜘蛛战衣，重新做回了一个普通人。他迈着自信的步伐，每天准时上课，也终于去看了玛丽的演出，向玛丽表达了自己的情意。
可因为蜘蛛侠的消失，城市的犯罪率直线上升，人们都期待蜘蛛侠的回归，而博士这边已经完成了设备的建造，现在只差气元素就可以开始实验。于是他来到哈利峡，哈利与博士进行了交易，说只要拿蜘蛛侠来交换，就可以给他想要的气元素，并告诉了博士彼得知道蜘蛛侠的位置。
画面一转，一栋大楼发生火灾，彼得看到想后换上蜘蛛战衣，却发现他已经回归正常人，但听到二楼还有一个小孩时，还是直接冲了进去。他一脚把门踹开，在衣柜里找到了小孩，最后成功将小女孩救了出来。可听到还是有好几人丧生时，彼得的内心开始动摇。
后来梅姨也表示，孩子们也需要蜘蛛侠，需要一个好的榜样。于是他决定做回蜘蛛侠，他来到楼顶，义无反顾的冲了出去，然后奋力一跃，可是并没有发生奇迹，他重重的摔到了地面上，此时的他只有腰间盘突出。而玛丽这边过几天就要结婚了，可她还是有点放不下，于是就像当初亲吻蜘蛛侠一样，给未婚夫一个倒吻。发现并没有当初的感觉。于是她约出了彼得，提出想要一个吻，来确定是不是心中的答案。
就在两人即将吻上的时候，蜘蛛感应瞬间来袭，彼得直接将玛丽扑倒，躲过了车辆攻击。奥拓博士突然出现，他将彼得抓到面前，叫他去给蜘蛛侠报喜，叫蜘蛛侠去钟楼找他，接着将彼得甩飞。彼得被压在了废墟下，并抓走了玛丽当人质。
被激怒的彼得冲出废墟，跑出了门外却发现眼前模糊不清，他摘下眼镜，似乎意识到蜘蛛基因的能力恢复了。之后彼得穿上战衣来到了钟楼，一见面，两人就爆发了大战。缠斗过程中，两人掉落在途经的火车上，从车顶打到侧面。眼看两人胜负难分，博士将机械臂伸进了车厢，随机抽取两名乘客扔了出去，好在全部被彼得用蛛网救回。
博士见状直接来到车头，将火车速度拉至最快，再摧毁了其刹车系统。彼得来到前方查看情况，可一不小心炸到了脸部，彼得取下面罩，突然感应到前方就是铁路尽头。为了救人，彼得直接跳到火车前，想用双脚来停止火车，可速度太快差点折断他的腿。可见他思考片刻，迅速朝着两边的建筑射出蛛丝，想以此减轻火车的速度。
可巨大的阻力连大楼都承受不住，彼得立即发出多个蛛丝，然后用尽全身力气死死拉住，就连衣服都拉出裂缝。好在最后一刻火车停了下来，精疲力尽的彼得也倒了下去，被乘客们一把拉住。他们高举彼得向车厢移去，将彼得放到了安全的位置。看着彼得青涩的脸庞，人们才知道一直默默守护他们的蜘蛛侠，其实就是个孩子。
等到彼得醒来时，两个小孩为他拿来了面罩。谁知博士突然现身，这一次，所有人都挡在了彼得身前，但他们只是普通人，连一秒钟都无法抵挡。彼得被博士打晕，五花大绑的送到了哈里这里。可当哈里拿出匕首想要为父报仇时，他摘下蜘蛛侠的面罩，彻底傻眼了。蜘蛛侠就是他情同手足的兄弟彼得。
哈里顿时不知所措，恢复体力的彼得直接撑开铁链，询问哈利玛利的位置。可哈利说博士只拿走了氚元素，彼得立马意识到博士将重启实验，于是没有过多解释，让哈里先放下个人恩怨，并火速赶往博士藏身之处，却还是晚了一步。博士已经成功激活了氚元素。彼得想趁机解救玛丽，谁知博士瞬间发起攻击，彼得反击想切断电源，被博士识破后一把扔了出去。彼得*了个回马枪，将博士踹进了水里，接着就是邦邦两拳。
此刻，太阳能突然爆发巨大的吸引力，就连远处的汽车都被挪动，玛丽也因为身上的铁链被吸了过去。好在彼得用蛛丝拉住了她，将她拉了回来，却被博士一棍子打倒。博士将他倒吊了起来，眼看机械臂准备发出致命一击，彼得射出蛛丝一把拉起电缆挡住攻击，博士直接被电得快要冒烟。
彼得找准机会拔掉电源，可能量过于强大，并没有像上次一样消失，还在不断吞噬。这样下去，整座城市都将毁灭。此刻被电疗后的博士终于恢复清醒，意识到自己酿成大火，他告诉彼得只有水才能阻止。随后彼得刚要上前，却被他一把拉住，他说一人做事一人当。
最终博士带着太阳能装置一起沉入了水底，而彼得成功救出了玛丽，将她送回了未婚夫的身边，而自己却在远处默默的看着。另一边，哈里得知*父仇人是彼得，遭受到心魔干扰，当父亲的幻觉让他伤害彼得时，他一把砸碎了镜子，却意外发现了秘密暗道。他终于知道原来绿魔就是父亲。
哈里拿起人体强化药剂，他是否会变成下一个绿魔呢？不久后，玛丽的婚礼如期而至，可半天也不见玛丽的身影，而此时彼得却失魂落魄的呆坐在家中。可当彼得回头看时，玛丽身穿婚纱早已出现在身后。最终彼得收获了爱情，也依旧还是蜘蛛侠守护着城市。
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