两名科学家被选中穿越宇宙，来到遥远的潜在生命的源头。

二十世纪初，爱迪生、巴黎铁塔总设计师埃菲尔、“交流电之父”尼古拉·特斯拉和其他顶尖的科学家、艺术家组成了一个秘密团体，共同打造一个理想计划——明日世界，传言中，华特·迪士尼也是创办人之一，在他的遗物中有一个黑盒子，装着神秘的机关。可是这个计划却出了意外，“明日世界”也从此消失。 弗兰克（乔治·克鲁尼 George Clooney 饰）少年时曾亲眼目睹“明日世界”，但意外之后便过着半隐居的生活，直到聪明的少女凯茜（布丽特·罗伯森 Britt Robertson 饰）找上门，凯茜对科学和生命都充满热情，在无意间发现了神秘的徽章，她需要弗兰克的协助，破解零星线索，找到隐藏在神秘时空里的“明日世界”，以改变人类的命运……

几位漂浮在空间站的宇航员们发现了一个来自火星的“神秘样本”，这个样本其实就是他们一直在找寻的高智能“智慧生命体”。它不仅集肌细胞、神经细胞于一体，更拥有超强大脑，能够进行超能进化。但却不知其体内竟然暗藏巨大的杀机，导致整个空间站都弥漫着死亡的气息，人类的命运也危在旦夕。

正就读中学的少年迈尔斯（沙梅克·摩尔 Shameik Moore 配音）意外被一只遭受放射性污染的蜘蛛咬伤，随后身体发生奇特的变化。偶然机缘，他目睹了蜘蛛侠（杰克·约翰逊 Jake M. Johnson 配音）和犯罪头目金并（列维·施瑞博尔 Liev Schreiber 配音）的战斗。为了阻止金并利用时空对撞机扰乱宇宙，蜘蛛侠最终壮烈牺牲。可未过多久，来自平行宇宙的颓废的彼德·帕克出现在迈尔斯面前。为了阻止金并的阴谋，并帮助这个帕克返回自己的宇宙，他们闯入金并的老巢。在这一过程中，二人遭到章鱼博士和徘徊者的狙击。与此同时，来自其他宇宙的女蜘蛛侠、暗影蜘蛛侠、蜘猪侠、二次元蜘蛛妹相继出现。 他们合力与恶势力展开斗争……

2007年，Dr.James在半岛军火商的支持下研究生化人。研究过程中，生化人安德烈发生基因突变大开杀戒，将半岛军火商杀害，并控制其组织，接管生化人的研究。Dr.James侥幸逃生，只好寻求警方的保护。特工林东（成龙 饰）不得以离开生命垂危的小女儿西西，接受证人保护任务... 十三年后，一本科幻小说《机器之血》的出版引出了黑衣生化人组织，神秘骇客李森（罗志祥 饰）（被杀害的半岛军火商的儿子），以及隐姓埋名的林东，三股力量都开始接近一个“普通”女孩Nancy（欧阳娜娜 饰）的生活，想要得到她身上的秘密。而黑衣人幕后受伤隐藏多年的安德烈也再次出手，在多次缠斗之后终于抓走Nancy。林东和李森，不得不以身犯险一同前去解救，关键时刻却发现李森竟然是被杀害的半岛军火商的儿子，生化人的实验记录也落入了李森之手......