El Sorprendente Hombre Araña es la historia de Peter Parker (Garfield), un marginado estudiante de preparatoria cuyos padres lo abandonaron cuando era niño y fue criado por su Tío Ben (Sheen) y su Tía May (Field). Igual que la mayoría de los adolescentes, Peter trata de descifrar quién es él y cómo llegó a ser la persona que es actualmente. Además trata de encontrar el camino con su primer amor juvenil, Gwen Stacy (Stone), por lo que deberán lidiar juntos con el amor, el compromiso y varios secretos. Cuando Peter descubre un misterioso portafolio que perteneció a su padre, comienza su misión para entender la desaparición de sus padres, lo cual lo lleva directamente a OsCorp y al laboratorio del Dr. Curt Connors (Ifans), antiguo socio de su padre. A medida que el Hombre Araña se enfrenta al alter ego de Connors, El Lagarto, Peter tomará decisiones sobre sus poderes que cambiarán su vida y modelarán su destino para convertirse en un héroe.