Le jeune Peter Parker (Andrew Garfield) s’est infiltré dans la société Oscorp pour élucider le mystère de la disparition de ses parents. Les travaux de son père étaient, en effet, associés à ceux du docteur Curt Connors (Rhys Ifans), qui travaille à présent chez Oscorp. Maîtrisant parfaitement les risques (quel mal peut-il y avoir à se faire piquer par une araignée génétiquement modifiée ?) Peter n’avait cependant pas prévu de se faire repérer par une camarade de classe qui elle y travaille sous son vrai nom : Gwen Stacy (Emma Stone).
Après la première trilogie des aventures de Spiderman (réalisée par Sam Raimi) ce reboot met en évidence les structures familiales : celle de Peter avec son oncle Ben (Martin Sheen) et sa tante May (Sally Field), tandis que le capitaine Stacy (Denis Leary) le père de Gwen traque Spider-Man et que le docteur Connors devient le mentor de Peter comme celui de Gwen.
En arrière-plan, on devine un immense secret concernant l’origine des pouvoirs de Spiderman et lié aux travaux de Richard Parker.