原作は、マーベルが初めて創出したヒーローチームとして、『アベンジャーズ』『X-MEN』など、その後のキャラクターに大きな影響を与えた1961年発表の伝説的作品。『クロニクル』の俊英ジョシュ・トランク監督を招いて製作された本作では、思いもよらぬ超人的パワーを手に入れた主人公たちがヒーローチームを結成するまでの誕生秘話が濃密に描かれると共に、ネット上ではダースベイダーのキャラ作りに影響を与えたとも言われるほどマーベル史上最強の悪役“Dr.ドゥーム”も登場し、壮絶なバトルを展開する。ちなみにDr.ドゥームは、海外のコミック系エンタメサイト「Newsarama」発表によると、『X-MEN』のマグニート、『マイティー・ソー』のロキらを抑え、好きな悪役TOP10の1位に輝くほどの人気ぶり！

天才的な頭脳を持ち、少年時代から物質転送装置の研究に熱中するリード（マイルズ・テラー）は、クラスから浮いた存在だった。そんな彼が廃品欲しさにベン（ジェイミー・ベル）の家のガレージに忍び込んだことから2人は親友になり、研究の良きパートナーとなる。一方、バクスター財団のストーム博士（レグ・E・キャシー）に養女として迎らえたスー（ケイト・マーラ）は、科学者としての才能を発揮するが、博士の実の息子ジョニー（マイケル・B・ジョーダン）は、優秀な姉と父に反発しストリート・レースに熱中。レース用の車代のために、やむなく父の研究を手伝うことに。才能はあるが自分の居場所を見つけられずにいた4人はやがて、“物質転送装置”の研究を通じて出会い、友情を育んでいく。

ある日、おもちゃの飛行機を異次元空間に転送することに成功したリードは、ストーム博士にバクスター財団の学生研究員としてスカウトされ、遂に人類初となる本格的な物質転送装置の開発に成功。実験第1号として、リード、ベン、ジョニー、そして同僚の科学者ビクター（トビー・ケベル）が加わり異次元空間プラネット・ゼロに降り立つが、ビクターが行方不明になるというアクシデントが発生。なんとか他の3人は地球へ帰還するが、装置を遠隔操作していたスーも含め、プラネット・ゼロの異次元パワーによって超人的な能力を宿してしまう。

政府が4人の衝撃的な能力を兵器利用しようと画策する中、事故の発端を作り、大切な仲間をその被害に遭わせたことに責任を感じたリードは、ショックのあまり隔離されていた秘密軍事施設を脱走する。リードの脱走を知ったベンは、自分を見捨てたと考え、怒りにまかせて軍の秘密兵器として戦場へ向かう。そして、スーが心配するなか、ジョニーもまた、軍の兵器として利用されようとしていた…。それぞれが望まぬパワーに戸惑い、怒り、そして傷付き、もはや友情は崩壊寸前。4人の関係は苦難を迎えることになる。

天才的な頭脳の持ち主で、小学生の時には既に物質転送装置を開発するが、周囲からはただのマジックだと思われていた。その後、ストーム博士に認められ入ったバグスター財団で装置を完成させ「異次元空間」への転送に挑む。

父・ストーム博士の養女で、自分の気持ちを周りに伝えることが得意ではないシャイな女性の科学者。パターン化することにより次に起こることを予見する。ジョニーは義兄で、スーと父との関係は親密。

ストーム博士の実の息子。生徒にばかり目をかける父に反発し、ストリート・レースに熱中する。うぬぼれが強く、他人から注目されることが大好き。

小学生の頃、あることがきっかけでリードの発明を手伝うようになって以来、大人になっても彼の良き理解者。心優しい性格で仲間たちの間を取り持つ役割も果たす。

スーは脱走したリードを探し出すが、怒りに震えるベンたち同様に傷付いていた。それでもリードは4人を元に戻すため、新たな物質転送装置を完成させ、研究チームをプラネット・ゼロへ転送。しかしそこで待っていたのは、4人の能力を遥かにしのぐ強大なパワーを身に付け、邪悪な敵“Dr.ドゥーム”に変貌したビクターだった。再びふたつの世界がつながったことで、彼の恐るべき策略が現実となり、異次元空間の脅威はついに地球にまで襲いかかる。地球滅亡を阻止するため4人は再び結束を固め、決戦の地プラネット・ゼロへ向かう…。マーベルらしい壮大な異次元空間「プラネット・ゼロ」を舞台に最新VFXによる革新的映像やバトルシーンが炸裂。4人がついに決意を固め、自ら特殊能力を駆使して戦に向かうその姿は、まさにヒーロー誕生の瞬間だ。