En un experimento espacial que sale mal, un grupo de científicos y un amigo se ven expuestos a una poderosa radiación cósmica. Johnny Storm, la chispa del grupo, se transforma en el especialista en fuego conocido como la Antorcha Humana, capaz de volar y generar llamas a voluntad. Su hermana, Sue Storm, se convierte en la mujer invisible, capaz de desvanecerse y crear campos de fuerza. El intrépido Reed Richards, conocido como Mr. Fantástico, obtiene la habilidad de estirarse y deformarse a voluntad. Por último, Ben Grimm, el más fuerte de los cuatro, queda mutilado en un monstruoso pero poderoso ser conocido como La Cosa.
Juntos, deben aprender a controlar sus habilidades y a trabajar como un equipo mientras enfrentan a un antiguo enemigo, el Doctor Doom, un genio científico que busca vengarse de Reed y conquistar el mundo. Con su fuerte inteligencia y su malévolo plan, Doom amenaza no solo su existencia, sino también la paz global. Mientras luchan contra este nuevo villano, se enfrentan a sus propios miedos e inseguridades, todos mientras intentan salvaguardar sus nuevas identidades.
A lo largo de la película, la acción se mezcla con el humor y la camaradería del grupo, que se convierte en una verdadera familia a medida que enfrentan desafíos y peligros. La historia explora el valor de la amistad y la responsabilidad, junto con las dificultades de aceptar quienes son realmente, todo mientras intentan salvar el mundo de la amenaza inminente del temible Doctor Doom.