Le projet Applecore de Lex Luthor, une opération illégale d'extraction de terre destinée à exploiter le noyau en fusion de la Terre comme source d'énergie pour alimenter Metropolis, rencontre un problème lorsqu'ils découvrent une chambre de stase extraterrestre d'où sort un monstre humanoïde à la peau grise qui tue les mineurs. De là, il se dirige vers Metropolis, tuant tout ce qui se trouve sur son chemin et semant la destruction sur son passage.

Superman, qui est occupé à passer du temps avec Lois Lane, journaliste au Daily Planet, dans sa Forteresse de Solitude, est alerté de la présence de cette machine humanoïde à détruire à Metropolis. Superman emmène Lois à Metropolis et affronte le monstre seul, le trouvant incroyablement fort au point de faire saigner le kryptonien. Avec une détermination sans faille, Superman fait tout ce qu'il peut pour arrêter cette "machine du Jugement dernier", jusqu'à la faire voler dans l'espace, puis la repousser sur Terre où elle finit par mourir, n'étant plus une menace. Cependant, cela a également des conséquences sur Superman, qui s'effondre dans les bras de Lois, apparemment mort.

Un service funèbre télévisé suit, alors que les habitants de Metropolis rendent un dernier hommage à leur héros local. Lois Lane remarque Martha, la mère adoptive de Clark Kent, qui pleure en privé en s'éloignant du mémorial érigé au nom de Superman. Elle se rend à Smallville afin de partager avec Martha son chagrin d'avoir perdu celui qui, elle le sait maintenant, est secrètement Clark Kent. Pendant cette période de deuil, Jimmy Olsen quitte le Daily Planet pour devenir photographe dans un magazine de divertissement, Perry White se remet à boire et Lex Luthor tue Mercy Graves pour brouiller les pistes du projet Applecore.

Quelque temps plus tard, un criminel psychotique connu sous le nom de Toyman menace de jeter un bus scolaire rempli d'enfants du haut d'un gratte-ciel si la police ne lui tourne pas le dos, utilisant son araignée mécanique pour se faire comprendre. Avec le Toyman distrait, Lois se faufile sur le toit pour faire sortir autant d'enfants que possible du bus en toute sécurité, mais finit par tomber avec le dernier enfant lorsque le Toyman pousse le bus par-dessus le rebord. Étonnamment, le bus est rattrapé et ramené au sol en toute sécurité par une vision familière : celle de Superman, revenu d'entre les morts. Il détruit également l'araignée mécanique et livre Toyman aux autorités avant de ramener Lois chez elle en avion, semblant lui répondre comme s'ils venaient de se rencontrer pour la première fois. Cependant, il s'avère que ce "Superman" n'est pas vraiment Superman, mais un clone créé par Luthor à partir d'ADN prélevé sur les échantillons de sang de Kal-El et sous le contrôle de Lex. Le corps du vrai Superman reste dans une chambre de stase dans les laboratoires de Lexcorp après avoir été sorti de sa tombe - jusqu'à ce qu'un des robots serviteurs de la Forteresse de la Solitude prenne le corps et utilise la technologie kryptonienne de la Forteresse pour le ramener à la vie.

Alors que Lois s'interroge sur le retour de Superman et que Clark Kent n'a pas encore rejoint son poste de travail au Daily Planet, le Superman cloné apprend par un journal télévisé que le Toyman a assassiné une fillette de quatre ans dans une garderie où il a pris des enfants en otage. Il se rend au poste de police où il voit le Toyman se faire arrêter par la police et l'attrape, le faisant voler au-dessus de la ville avant de le laisser tomber au sol, tué par sa chute. Les gens regardent avec étonnement le Superman cloné s'envoler, sans se soucier du fait qu'il a tué un criminel de sang-froid. Lex réprimande son clone pour cette action et lui donne une liste de sociétés rivales potentielles qui pourraient avoir volé le corps du vrai Superman à des fins personnelles. Le Superman cloné jette la liste et utilise sa vision à rayons X pour regarder dans sa propre tête, découvrant une minuscule boule de kryptonite doublée de plomb implantée dans son cerveau, qu'il utilise sa vision thermique et une paire de ciseaux pour extraire.

Plus tard, Lois rencontre Lex Luthor dans son bureau sous prétexte de quitter le Daily Planet pour de bon afin de poursuivre sa propre vie, mais le drogue pour qu'elle et Jimmy puissent fouiller dans ses dossiers et découvrir son laboratoire de recherche génétique où il récolte des clones de Superman, tous destinés à patrouiller Metropolis sous le contrôle de Luthor. Luthor se réveille de son état de drogué et menace de tuer Lois et Jimmy, mais il est arrêté par le clone actif de Superman qui détruit alors tout le laboratoire et tout le travail qui y est fait tandis que Lois et Jimmy s'échappent. Luthor se réfugie dans sa chambre spéciale avec des lampes solaires rouges et ses gants en kryptonite, attendant que le clone entre, mais celui-ci scelle la chambre et l'arrache du bâtiment, la projetant au sol avec une telle force qu'il estropie Luthor.

Pendant la convalescence du vrai Superman dans la Forteresse, son serviteur robotique l'avertit de la nouvelle de l'action brutale du Superman cloné contre Luthor. Réalisant que le clone doit être arrêté bien que sa propre force ne soit pas encore revenue à son maximum, le vrai Superman revêt un costume noir spécial qui peut absorber l'énergie solaire jaune et s'arme du canon à kryptonite de Lex pour égaliser les chances contre son homologue.

Alors que Lois et Jimmy regardent le Superman cloné détruire les chars, les avions et les armes de la Garde nationale grâce à sa vision thermique, Jimmy aperçoit une personne vêtue de noir et aux cheveux longs ressemblant à Superman qui affronte le clone au sommet d'un immeuble. Le Superman cloné tente d'avertir pacifiquement le vrai Superman que Metropolis est désormais sous sa protection dans l'espoir qu'il se retire. Le vrai Superman répond : " Il faudra me passer sur le corps " et tire le rayon du canon de kryptonite sur le clone, qui l'esquive instantanément et l'arrache de la main du vrai Superman, l'engageant dans une longue bataille à travers Metropolis qui se termine sur le site du mémorial de Superman. Lois récupère le canon de kryptonite et frappe le Superman cloné avec, mais celui-ci le détruit rapidement, ne laissant intacte que la cartouche contenant la kryptonite. Le vrai Superman colle la cartouche sur la combinaison du clone et l'enflamme avec sa vision thermique, enveloppant le clone dans un épais nuage de kryptonite qui finit par tuer le clone. Le vrai Superman assure alors Lois qu'il est vraiment revenu d'entre les morts en lui donnant un baiser en public. Superman et Lois pensent qu'il faudra du temps pour que les gens lui fassent à nouveau confiance, mais les paroles d'un petit garçon interviewé plus tôt dans le film les convainquent du contraire et les gens affluent vers lui.

Plus tard, dans son appartement, après avoir pris une douche et s'être coupé les cheveux, Superman révèle à Lois qu'il est vraiment Clark Kent. Lois dit à Clark d'appeler sa mère.