La psicóloga Helen Hudson es especialista en asesinos en serie. Desentrañar las mentes de sus pacientes es un trabajo peligroso, tanto que uno de ellos está a punto de matarla. Ahora sufre de agorafobia y vive recluida en su apartamento con el temor de volver a escuchar la voz amenazante de un psicópata.

Ante el temor de las acciones que pueda llevar a cabo Superman, el vigilante de Gotham City aparece para poner a raya al superhéroe de Metrópolis, mientras que la opinión pública debate cuál es realmente el héroe que necesitan. El hombre de acero y Batman se sumergen en una contienda territorial, pero las cosas se complican cuando una nueva y peligrosa amenaza surge rápidamente, poniendo en jaque la existencia de la humanidad.

Dos triángulos amorosos interrelacionados, la de las parejas formadas por los compositores Faye (Rooney Mara) y BV (Ryan Gosling), y la del productor musical Cook (Michael Fassbender) y su novia camarera (Natalie Portman), persiguiendo todos el éxito mientras tropiezan con la obsesión y la traición en el mundo de la escena musical de Austin, Texas.

Helen tiene que liderar una campaña para que los superhéroes regresen, mientras Bob vive su vida 'normal' con Violet, Dash y el bebé Jack-Jack —cuyos superpoderes descubriremos—. Su misión se va a pique cuando aparece un nuevo villano con un brillante plan que lo amenaza todo. Pero los Parr no se amedrentarán y menos teniendo a Frozone de su parte.

Pete Sandich, un temerario piloto que se dedica a la extinción de incendios, muere en acto de servicio tras salvarle la vida a un amigo. En el cielo, se encuentra con un ángel femenino que lo conmina a regresar a la Tierra para proteger la vida y convertir en un experto piloto al novato Ted Baker. El único problema es que Ted está enamorado de la antigua novia de Pete.

Como Mr. Increíble y Elastigirl, Bob y su esposa Helen estaban entre los mejores luchadores contra el crimen. Por fin pueden volver a la acción cuando una misteriosa llamada cita a Bob en una isla remota.