İnanılmaz Örümcek Adam, lisede dişlanmış, annesi babası tarafından terk edilmiş ve dayısı Ben (Sheen) ve Yengesi May (Field) tarafından büyütülen Peter Parker’ın (Garfield) hikayesini anlatıyor. Bir çok ergen gibi, Peter da kim olduğunu ve bugünlere nasıl geldiğini çözmeye çalışıyor. Aynı zamanda Peter ilk aşkı olan Gwen Stacy ile (Stone) aşk, bağlılık ve sırlarla iligili mücadelesini de veriyor. Peter babasına ait bir evrak çantası bulduğunda, anne ve babasının kayboluş nedenini anlamak için araştırmalarına başlıyor. Bu onu Oscorp’a ve babasının eski ortağı olan Dr. Curt Connor’un (Ifans) laboratuvarına yönlendirir. Örümcek-Adam Connor’un ikinci kişiliği ile karşı karşıya gelir. Peter, güçlerini kullanarak hayatını değiştirecek bir karar alır ve kahraman olmak için kaderine yön verir.