Ekspedycja naukowa wyrusza w kosmos, by rozszyfrować zagadkę kodu genetycznego człowieka i zdobytą wiedzę wykorzystać dla dobra całego rodzaju ludzkiego. Początkowo wszystko idzie zgodnie z planem, ale tuż przed końcem operacji ekipa trafia w sam środek kosmicznej burzy. Wszyscy zostają napromieniowani. Johnny Storm zmienia się w Ludzką Pochodnię, jego siostra Sue w Niewidzialną Kobietę, jej były chłopak Reed w Mistera Fantastic - który zyskuje zdolność rozciągania ciała, jakby było z gumy - a ich przyjaciel Ben w kamiennego Stwora.

Czwórka ludzi na stacji kosmicznej zostaje napromieniowana w wyniku kosmicznej burzy. Każde z nich zyskuje pewne nadludzkie zdolności: Reed (Ioan Gruffudd) staje się rozciągliwy jak guma, Susan (Jessica Alba) potrafi stawać się niewidzialna i wytwarzać pole siłowe, Johny (Chris Evans) jest zdolny płonąć i latać, a Ben Grim (Michael Chiklis) zmienia się w kamiennego stwora. Szybko stają się bohaterami. Jednak na stacji kosmicznej był z nimi ktoś jeszcze - dr Doom (Julian McMahon), który finansował całą wyprawę. On także został napromieniowany i jego ciało staje się metalowe. Bardzo nie podoba mu się, że przez tą wyprawę stracił zainwestowane pieniądze oraz fakt, że Susan i Reed mają się coraz bardziej ku sobie.

Jessica Alba, Chris Evans i Michael Chiklis przewodzą gwiazdorskiej obsadzie w tym pełnym przygód i nieprzerwanej akcji filmie science fiction zrealizowanym na podstawie serii znanych komiksów. Jest to historia czwórki zwyczajnych ludzi, którzy nagle zostają obdarzeni nadzwyczajnymi zdolnościami. Podczas podróży kosmicznej czwórka astronautów zostaje wystawiona na działanie promieniowania. Od tej pory stają się najbardziej niezwykłymi super bohaterami wszech czasów. Niestety, sponsor całej misji także ulega transformacji stając się najgorszym czarnym charakterem na świecie, zagrażającym całej ludzkości. Super bohaterowie muszą go powstrzymać. Niesamowite efekty specjalne, nieprzerwana akcja i dużo humoru sprawiają, że film Fantastyczna Czwórka stanowi doskonałe, rozrywkowe kino od początku do samego końca.

Reed (Ioan Gruffudd) namawia swojego przyjaciela, Bena Grimma (Michael Chiklis), byłą dziewczynę, Susan Storm (Jessica Alba) i jej brata, Johnny'ego (Chris Evans) do wzięcia udziału w kosmicznej wyprawie. Celem grupy ma być poznanie sekretu kodu genetycznego człowieka. Do zespołu dołącza także obecny chłopak Susan, bogacz sponsorujący kosmiczną eskapadę, Victor von Doom (Julian McMahon). W czasie misji dochodzi do wypadku i cała grupa zostaje napromieniowana. Po powrocie na ziemię okazuje się, że kosmiczne promienie u każdego z członków załogi statku obudziły inne super-umiejętności. Reed nabył zdolność rozciągania swojego ciała i nadawania mu dowolnego kształtu, Johnny posiadł moc zmieniania swojego organizmu w żywą pochodnię, Susan stała się niewidzialna, zaś Ben otrzymał umiejętność przeistaczania się w super-silnego kamiennego potwora. Każdy z bohaterów przyjął pseudonim odpowiadający jego zdolnościom Reed - "Pan Fantastyczny", Susan - "Niewidzialna kobieta", Johnny - "Człowiek Pochodnia", Ben - "Rzecz". Naprzeciw zespołu, który nazwał się "Fantastyczną 4" staje ostatni członek załogi, władający elektrycznością "Doktor Doom".

Doktor Reed Richards to astronauta, naukowiec i wynalazca w jednej osobie. Jego największym marzeniem jest zgłębienie tajemnicy kodu genetycznego człowieka i nadchodzi dzień, gdy jest bliski jego spełnienia. Ma bowiem stanąć na czele ekspedycji wysyłanej na spotkanie kosmicznej burzy, w czasie której będą możliwe badania kodu. W trakcie wyprawy okazuje się, że Richards nieprawidłowo obliczył szybkość nadciągania burzy. Cała załoga ulega napromieniowaniu kosmicznemu, które nieodwracalnie zmienia ich DNA.