Superman harus berjuang menyelaraskan identitasnya sebagai alien dari Krypton dengan kehidupan manusianya sebagai reporter, Clark Kent. Sebagai perwujudan kebenaran, keadilan, dan nilai-nilai kemanusiaan, ia harus menghadapi dunia yang kini menganggap hal-hal tersebut sudah ketinggalan zaman.
Film dibuka dengan narasi tentang bagaimana metahuman pertama ditemukan, mengawali era “dewa dan monster”. Tiga puluh tahun yang lalu, di tengah perang yang menghancurkan planet Krypton, Jor-El dan Lara mengirim putra mereka, Kal-El, ke Bumi. Ia ditemukan dan dibesarkan oleh Jonathan dan Martha Kent di Smallville, dan diberi nama Clark Kent. Tiga tahun yang lalu, Clark menjadi Superman (David Corenswet), pahlawan super bagi kota Metropolis. Sebagai Clark, ia bekerja di sebuah perusahaan surat kabar lokal bersama temannya, Jimmy Olsen, dan menjalin hubungan dengan rekan kerjanya, Lois Lane.
Tiga minggu setelah Superman menghentikan invasi tentara Boravia ke Jarhanpur, pemerintah AS mulai khawatir akan kekuatannya. Seorang penjahat misterius, “Palu dari Boravia” (Hammer of Boravia), muncul dan berhasil mengalahkan Superman dalam pertarungan.
Superman yang terluka parah pergi ke Fortress of Solitude di Antartika. Ia memanggil anjing supernya, Krypto, yang menyeretnya masuk. Di sana, para robot merawatnya di bawah energi matahari. Setelah pulih, Superman kembali ke Metropolis untuk melawan sang Palu, yang ternyata adalah Ultraman, seorang penjahat yang dikendalikan oleh miliarder jenius, Lex Luthor (Nicholas Hoult).
Luthor, yang bertemu dengan pejabat A.R.G.U.S. seperti Rick Flag Sr., menyalahkan Superman atas campur tangannya. Kebencian Luthor juga bersifat pribadi; ia percaya Superman membuat manusia biasa tampak tidak berarti. Ia bahkan menargetkan seorang warga sipil bernama Malik Ali hanya karena ia membantu Superman. Sementara itu, di apartemen Lois, Clark yang sedang memasak makan malam, berdebat dengan Lois mengenai tindakannya di Boravia. Lois, yang khawatir akan dampak globalnya, menyarankan agar mereka “beristirahat sejenak” dari hubungan mereka.
Luthor, bersama Ultraman dan anak buahnya, Angela Spica/The Engineer—yang tubuhnya diresapi nanoteknologi—menyusup ke Fortress of Solitude. Mereka menculik Krypto dan mencuri sisa pesan dari Jor-El dan Lara.
Luthor kemudian melepaskan seekor kaiju raksasa di Metropolis. Superman mencoba menenangkannya secara damai, tetapi ia diinterupsi oleh tim superhero baru, “Justice Gang” (nama sementara). Tim yang terdiri dari Guy Gardner/Green Lantern, Mr. Terrific, dan Hawkgirl ini langsung membunuh monster itu dengan brutal, membuat Superman kecewa dengan metode mereka.
Di tengah perayaan warga, Luthor menyiarkan pesan yang telah ia edit ke seluruh dunia. Pesan itu membuatnya seolah-olah Jor-El dan Lara mengirim Kal-El ke Bumi dengan tujuan untuk menaklukkan planet tersebut. Seketika, opini publik berbalik. Superman dinyatakan sebagai musuh nomor satu, dan tokoh media seperti Peacemaker secara terbuka mencelanya.
Merasa hancur dan dikhianati oleh warisan orang tuanya, Superman menyerahkan diri kepada pemerintah. Ia diserahkan kepada Luthor, yang memenjarakannya di sebuah “dimensi saku” ciptaannya bersama Krypto dan musuh-musuh Luthor lainnya. Di sana, Superman ditempatkan di sel bersama metahuman lain, Joseph/Metamorpho. Dengan mengancam nyawa putra Metamorpho, Baby Joey, Luthor memaksa Metamorpho untuk menciptakan Kryptonite.
Di luar, pacar Luthor, Eve Teschmacher, yang muak dengan perlakuan kasarnya, diam-diam menghubungi Jimmy Olsen. Ia mengungkapkan bahwa Luthor mendukung Boravia dengan imbalan mendapatkan separuh wilayah Jarhanpur. Sementara itu, Lois meminta bantuan Justice Gang, tetapi hanya Mr. Terrific yang setuju untuk membantunya.
Di dalam dimensi saku, Luthor mengeksekusi Malik Ali di hadapan Superman untuk menyiksanya secara psikologis. Terguncang oleh kengerian itu, Metamorpho secara tak terkendali melepaskan pancaran energi yang mirip sinar matahari, yang langsung mengisi ulang kekuatan Superman. Superman pun bebas, menyelamatkan Baby Joey dan Krypto. Tim penyelamat yang dipimpin Lois dan Mr. Terrific tiba dan menghancurkan portal dimensi saku untuk membebaskan semua orang. Sayangnya, tindakan ini secara tidak sengaja membuka sebuah lubang hitam yang mulai mengancam seluruh alam semesta.
Clark kembali ke Smallville untuk memulihkan diri dan mencari nasihat dari ayahnya, Jonathan. Sementara itu, Eve mengirimkan file kepada Jimmy. Awalnya file itu tampak seperti kumpulan foto selfie, tetapi Lois menemukan bahwa di dalam foto-foto itu tersembunyi dokumen-dokumen penting yang memberatkan Luthor. Tim Daily Planet, dipimpin oleh Perry White dan diikuti oleh Cat Grant, Steve Lombard, dan Ron Troupe, bersiap untuk mengeksposnya.
Di Metropolis, lubang hitam yang terus membesar mengancam kota. Pada saat yang sama, pasukan Boravia kembali menginvasi Jarhanpur, di mana anak-anak mengibarkan bendera dan memanggil nama Superman.
Superman terbang untuk mengatasi kedua krisis. Ia mengirim Justice Gang ke Jarhanpur. Di sana, mereka dengan brutal mengalahkan pasukan Boravia. Hawkgirl secara pribadi mengeksekusi sang diktator, Ghurkos, setelah ia mengejek moralitasnya.
Di Metropolis, Superman bertarung melawan Ultraman, yang ternyata adalah klon dirinya. The Engineer mencoba membunuhnya dengan memasukkan nanoteknologi ke tenggorokannya, tetapi Superman berhasil mengalahkannya. Dengan bantuan Krypto yang menghancurkan drone kamera Luthor, Superman berhasil mengalahkan klonnya dengan melemparkannya ke dalam lubang hitam. Di udara, tim Daily Planet berhasil mengunggah bukti kejahatan Luthor, mengekspos rencananya untuk mengubah Jarhanpur menjadi kerajaannya sendiri. Mr. Terrific kemudian berhasil menutup lubang hitam itu.
Superman akhirnya berhadapan dengan Luthor di kantornya. Luthor meracau tentang bagaimana ia merancang semua ini untuk membunuh Superman. Namun, Krypto datang dan menghajarnya. Ia kemudian ditangkap. Dunia kembali merayakan Superman sebagai pahlawan sejati. Ia dan Lois berbaikan dengan sebuah ciuman mesra di udara.
Di Fortress of Solitude, ia dikunjungi oleh sepupunya, Kara Zor-El/Supergirl, yang datang untuk menjemput Krypto, yang ternyata adalah anjingnya. Superman kemudian beristirahat dengan menonton video-video masa kecilnya yang bahagia bersama orang tua angkatnya, Jonathan dan Martha Kent.
Ending Credits Scene: Superman terlihat sedang memeluk Krypto di bulan sambil memandangi Bumi.
Post Credits Scene: Mr. Terrific sedang mengawasi perbaikan gedung-gedung di Metropolis, dan Superman menggodanya karena pekerjaannya tidak terlalu sempurna.
