Enfant, Bruce Wayne fuit l'enterrement de ses parents (un flash-back montre leur assassinat par un inconnu), puis tombe dans la caverne où une nuée de chauve-souris lui inspire son identité de héros. Des années plus tard, alors que Superman affronte le général Zod (événements vus dans le film Man of Steel) à Métropolis, Bruce tente de sauver des gens dans un bâtiment de Wayne Enterprises sans y parvenir complètement. Héros en activité depuis près de 20 ans à Gotham City sous l'identité de Batman, Wayne est persuadé que l'être surpuissant sera un jour la perte de l'Humanité et qu'il convient de se préparer à l'éliminer.
Clark Kent, élevé dans une ferme du Kansas, s'interroge sans cesse sur sa différence. Il apprend qu'il est né sur Krypton, un monde lointain aujourd'hui disparu dont les ultimes représentants tentent de conquérir la Terre au mépris de la civilisation humaine. Clark va devoir prendre de difficiles décisions pour devenir le symbole d'espoir pour toute l'humanité…
Alimenté par sa foi restaurée en l’humanité et inspiré par le sacrifice de Superman, Batman constate l'arrivée d'éclaireurs extraterrestres — appelés "Paradémons" et attirés par la peur de leurs victimes — et comprend que l'attaque majeure prophétisée par Lex Luthor (dans le film Batman v Superman : L'Aube de la justice) est imminente, or Superman est mort et ne peut plus protéger l'humanité. Conscient de ses propres limites, il contacte Diana Prince/Wonder Woman et tente de former avec elle une ligue de super-héros. Il part retrouver Arthur Curry, dit Aquaman, qui habite à Atlantis, tandis que Diana va approcher Victor Stone, footballeur devenu à moitié machine après un accident et capable d'influer sur les technologies, mais les deux hommes refusent de les aider. Barry Allen, jeune homme doté de super-vitesse, accepte avec enthousiasme l'offre de Bruce Wayne.
À Gotham City, une cérémonie est organisée en l'honneur de Bruce Wayne qui remporte le prix de l'homme de l'année. La fête tourne au chaos lorsque le Joker fait une entrée fracassante sur la scène accompagné de sa horde de psychopathes dont le Sphinx, le Pingouin, Double-Face et Catwoman. De ce fait, Batman passe à l'action pour tenter de coincer ses invités surprise mais l'un d'eux parvient à s'échapper.
Emmet, une personne ordinaire vivant à Bricksburg, est pris par erreur pour le « Spécial » (ou l'« Élu »), c'est-à-dire celui qui peut sauver l'univers face à Lord Business, un tyran maléfique qui se cache sous l'identité du Président Business et qui veut détruire l'univers Lego avec le « Kragle », une machine permettant de coller toutes les figurines Lego. Malgré lui, Emmet va devoir se battre contre cette menace, avec l'aide d'un vieux mystique, Vitruvius, d'une jeune femme robuste, Cool Tag (Wyldstyle en version originale, Rebelle en version québécoise), et du fiancé de cette dernière, Batman.
Cinq ans ont passé depuis le départ de Superman à la recherche de survivants de Krypton. À son retour sur Terre, revenu à Metropolis, il découvre que Lois Lane est désormais mère de famille et que Lex Luthor, libéré de prison, a dérobé un cristal kryptonien et prépare un nouveau plan machiavélique pour détruire le monde…
La planète Krypton est sur le point d'exploser. Jor-El, grand scientifique, décide de sauver son fils unique Kal-El en le plaçant dans une sonde spatiale pour l'envoyer sur Terre.
Le général Zod et ses sbires, Ursa et Non, tentent de voler un puissant cristal sur Krypton. Ayant échoué dans leur tentative, ils sont jugés par Jor-El qui les condamne à être emprisonnés dans la Zone Fantôme.
August Gorman, sans argent et sans talent, se découvre un don pour l'informatique. Ross Webster, patron d'une puissante société et génie du mal à ses heures perdues, entend utiliser son génie pour dominer le monde grâce aux ordinateurs, et détruire Superman. Ce dernier se retrouve bientôt exposé à une kryptonite artificielle qui transforme sa personnalité et en fait un être maléfique.
Superman revient sur Terre et reprend sa place au sein du journal The Daily Planet sous le pseudonyme de Clark Kent. Mais Lex Luthor, toujours décidé à anéantir l'Homme d'Acier, décide de créer son propre super-héros et décide de voler quelques cheveux de Superman présentés dans un musée. Il crée alors Nuclear Man (l'Homme Nucléaire), un homme fait d'une matière que Superman ne peut combattre. Nuclear Man permettra ainsi à Lex Luthor de réaliser en toute liberté ses plans les plus criminels.
16 juin 1959. L'acteur George Reeves (Ben Affleck), l'héroïque homme d'acier du feuilleton télévisé Les Aventures de Superman, est abattu d'une balle dans sa maison des collines de Hollywood. Il laisse derrière lui sa fiancée, la jeune starlette Leonore Lemmon (Robin Tunney), et des millions de fans sous le choc. Malgré les circonstances étranges de sa mort, la police clôt aussitôt l'affaire, mais la mère de George, Helen Bessolo (Lois Smith), n'est pas décidée à s'en tenir là. Elle engage un détective privé, Louis Simo (Adrien Brody). Celui-ci découvre que Reeves entretenait une liaison avec Toni (Diane Lane), l'épouse d'Eddie Mannix (Bob Hoskins), un cadre haut placé chez MGM, et que cela pourrait bien être la clé du meurtre.
Argonville, une cité kryptonienne qui a été transportée dans l'espace du dedans, un univers de poche, peu après la destruction de Krypton, a perdu sa principale source d’énergie, l’omégaèdre, par la faute de la jeune Kara. Celle-ci traverse la chute binaire qui mène de l'espace du dedans au grand espace et vient sur la Terre pour récupérer cette boule magique créée par Zaltar et tombée entre-temps aux mains de la sorcière Selena, qui veut utiliser sa puissance pour dominer le monde.
Lex Luthor est le nouveau président des États-Unis. Superman et Batman sont les deux seuls héros à s'opposer au bien-fondé d'une telle présidence. Alors qu'une météorite issue de Krypton fonce sur la Terre, un combat s'engage entre nos deux héros et les autres super-héros désormais aux ordres de Lex Luthor.
Dans un univers parallèle, Lex Luthor et le Joker (nommé "Jester") sont des héros. Après avoir dérobé un élément technologique dans un des repères secrets du Syndicat du Crime, une version maléfique de la Ligue des Justiciers d'Amérique, ils tentent de s'échapper mais Jester doit se sacrifier en emportant avec lui les doubles maléfiques de J'onn J'onzz et de Hawkgirl. Lex Luthor se retrouve alors seul pour affronter le reste du Syndicat du Crime mais parvient à se téléporter vers l'univers de la Ligue des Justiciers d'Amérique.