Peter Parker (Tobey Maguire) tem uma vida normal: está terminando os estudos, é apaixonado pela bela Mary Jane Watson (Kirsten Dunst) e diverte-se com seu amigo Harry Osborn (James Franco). Só que, durante uma excursão da escola, Peter é mordido por uma aranha geneticamente modificada e descobre que sua força e agilidade estão fortemente aguçadas. Quando seu tio é assassinado, Peter decide usar seus novos dons para combater o mal. Enquanto isso, o empresário megalomaníaco Norman Osborn (Willem Dafoe), pai de seu amigo Harry, também passa por transformações. Um teste com uma fórmula experimental acaba aumentando sua força e inteligência, beirando à insanidade. Agora, ele é o Duende Verde, o arquiinimigo do Homem-Aranha, que irá desafiar a determinação do jovem Peter Parker de combater o crime e ajudar inocentes.