Un asteroide del tamaño del estado de Texas apunta directamente hacia la Tierra. En la NASA, tan sólo encuentran una posible solución: enviar a un equipo de astronautas al espacio para que destruya el meteorito antes de que colisione con nuestro planeta. Para ello recurren a Harry S. Stamper, el mayor experto en perforaciones petrolíferas, y a su cualificado equipo de perforadores, para que aterricen en la superficie del asteroide, lo perforen e introduzcan un dispositivo nuclear que al estallar consiga desviar su trayectoria y poder salvar el planeta, evitando así el armagedón.

Bruce Banner un brillante investigador en el campo de la tecnología genética, oculta un pasado doloroso que lo ha dejado estigmatizado. Su antigua novia, la investigadora Betty Ross (Jennifer Connelly), que perdió la paciencia esperando que recuperara la estabilidad emocional, fue testigo de un grave accidente sufrido por Banner en el laboratorio: debido a una explosión el cuerpo del científico absorbió una dosis letal de rayos gamma; desde entonces, Banner empezó a sentir en su interior la presencia de un ente peligroso y, a la vez, oscuramente atractivo. Mientras tanto, Hulk, una criatura salvaje y prodigiosamente fuerte aparece esporádicamente, dejando tras de sí una estela de destrucción. Se trata de una situación de emergencia que exige la intervención del ejército, encabezado por el padre de Betty, el general "Thunderbolt" Ross. Betty es la única que sospecha que Bruce tiene algo que ver con Hulk.

El científico Bruce Banner recorre el mundo tratando de encontrar una cura a su problema, en busca de un antídoto que le permita librarse de su Alter Ego. Perseguido por el ejército y por su propia rabia interna, es incapaz de sacar de su cabeza a Betty Ross. Así que se decide a volver a la civilización, donde debe enfrentarse a una criatura creada cuando el agente de la KGB, Emil Blonsky, se expone a una dosis superior de la radiación que convirtió a Bruce en Hulk. Incapaz de volver a su estado humano, Emil hace responsable a Hulk de su aterradora condición, mientras que la ciudad de Nueva York se convierte en el escenario de la última batalla entre las dos criaturas más poderosas que jamás han pisado la Tierra.