Peter Parker (Tobey Maguire) por fin tiene a la chica de sus sueños, Mary Jane Watson (Kirsten Dunst), y la ciudad de Nueva York se encuentra en plena «Spider-manía». Pero cuando un extraño simbionte alienígena vuelve negro el traje de Spider-Man, sus demonios más oscuros salen a la luz, cambiando a Spider-Man tanto por dentro como por fuera. Spider-Man se enfrenta a la lucha de su vida contra una mezcla letal de villanos: el letal Sandman (Thomas Haden Church), Venom (Topher Grace) y el Nuevo Duende (James Franco), así como el enemigo interior.