1981 год. Юный Брюс Уэйн становится свидетелем убийства своих родителей Томаса и Марты Уэйнов в результате вооружённого ограбления. Во время похорон мальчик убегает в лес и проваливается в яму, населённую летучими мышами. Испуганные животные срываются с места и окружают Брюса, а затем он вместе с ними медленно вылетает из пещеры (при этом выясняется, что это всего лишь сон Уэйна).
Наши дни. Показана битва Супермена (Генри Кавилл) и Генерала Зода (Майкл Шэннон) глазами Брюса Уэйна (Бен Аффлек), который пытается спасти сотрудников своей компании «Wayne Enterprises» в охваченном паникой Метрополисе. Здание компании рушится в ходе драки Супермена и Зода, множество людей погибает, а Уэйн, спасший девочку от обломка здания, наблюдает, как Супермен и Зод падают вместе с осколками спутника.
Проходит 18 месяцев. На месте разрушенного в Индийском океане терраформатора криптонцев обнаруживают огромный камень криптонита. Этим инопланетным минералом интересуется Лекс Лютор (Джесси Айзенберг), эксцентричный глава компании «LexCorp». Опасаясь потенциальной инопланетной угрозы, в том числе и от Супермена, он планирует с помощью этого минерала создать оружие для противостояния криптонцам, так как этот минерал оказывает разрушающее действие на их клетки. Лютор добивается от властей доступа к криптонскому кораблю и останкам генерала Зода для своих экспериментов.
Супермен в ходе спасения своей возлюбленной Лоис Лейн (Эми Адамс) в Африке оказывается замешанным в инциденте, в результате которого гибнет множество людей в перестрелке. Участие Супермена становится причиной разбирательства в Конгрессе США, в котором многие считают Супермена угрозой для всей планеты, несмотря на все его попытки помогать людям.
Бэтмен продолжает заниматься борьбой с преступностью в Готэме всё более жёсткими методами. Он интересуется неким «Белым Португальцем», который якобы планирует привезти в город оружие массового поражения. Через русского гангстера ему удаётся выяснить, что к данному делу имеет причастность Лекс Лютор. Супермен в образе Кларка Кента продолжает работать в редакции газеты «Daily Planet» и хочет написать о бесчеловечных методах Бэтмена по борьбе с преступностью. Его начальник Перри Уайт (Лоренс Фишберн) не даёт ходу статье Кента, объясняя это неактуальностью подобного материала. Однако Кент продолжает осуждать Бэтмена, так как нельзя быть героем, действуя преступными методами.
Брюс едет на благотворительный приём в «LexCorp» с тайным намерением скопировать данные с сервера корпорации. Там он сталкивается с загадочной женщиной Дианой Принс (Галь Гадот), а также с Кентом. Между Кларком и Брюсом возникает спор о правомерности действий Бэтмена, но их диалог прерывает Лютор. Когда Брюс торопится забрать копирующее устройство из помещения с серверами, его опережает Диана. Позже она возвращает Брюсу устройство, объяснив, что не смогла его расшифровать. Она добавляет, что у Лютора имеется некая фотография, принадлежащая ей.
Во время дешифровки данных, скопированных у Лютора, Брюсу снится кошмар, где в постапокалиптическом мире Бэтмен ведёт отряд наёмников в некой пустыне, пытаясь добыть криптонит, однако все оказываются схваченными. Появляется Супермен, который убивает оставшихся людей Бэтмена, а с него самого срывает маску, добавляя, что «она» (Лоис) погибла по его вине. Просыпаясь во сне, Брюс видит временной портал, из которого некий человек выкрикивает, что Лоис Лейн — это «ключ», и что Брюс был прав насчёт «него» (Супермена). Проснувшись, Брюс узнаёт из данных Лютора, что «Португалец» — это корабль, везущий криптонит. Также он узнаёт о мета-людях (людях со сверх-способностями), которых опасается Лютор помимо Супермена: Флэш (Эзра Миллер), Аквамен (Джейсон Момоа), Киборг (Рэй Фишер) и Чудо-женщина (Галь Гадот). Последней и оказывается Диана Принс, изображённая на старой фотографии в костюме амазонки.
Травля Супермена продолжается. Уоллес Киф, спасённый Брюсом в начале фильма, пишет на статуе Супермена фразу «Ложный Бог» и оказывается схваченным полицией. Его освобождает Лютор, который предлагает дать показания против Супермена в Конгрессе. В это же время Кент получает анонимное письмо, полное фотографий убитых в тюрьме преступников с клеймом Бэтмена с подписями про «судью, присяжного и палача в одном лице». В ночь, когда криптонит привозят на корабле, камень пытается перехватить Бэтмен. На его пути становится Супермен, который призывает остановить беспредел и улетает. Бэтмен вслед произносит: «В твоих венах течёт кровь? Она прольётся».
Супермен прибывает на слушание в Капитолий, где собирается выступать Киф. Брюс, наблюдающий трансляцию по телевизору, спрашивает о компенсационных выплатах Кифу. Выясняется, что тот возвращал все квитанции с оскорбительными надписями, обвиняя Брюса, что тот допустил действия Супермена, в результате которых погибли сотрудники его компании. Далее выясняется, что Лютор подложил в инвалидное кресло Кифа мощную бомбу. Здание взрывается, все погибают (в том числе и сенатор Финч), кроме Супермена. Мир накрывает волна гнева. Супермен винит себя за то, что не смог предотвратить катастрофу и уходит в добровольное изгнание.
Разозлённый Бэтмен похищает криптонит у Лютора. Потеряв оружие против Супермена, Лютор входит в разрушенный корабль криптонцев и устанавливает контакт с бортовым компьютером. Ознакомившись с данными корабля, Лютор начинает создание «Дьявола» — нового монстра для борьбы с Суперменом из ДНК Лютора и тела генерала Зода.
Брюс готовится к схватке с Суперменом, производя из добытого камня гранаты с криптонитовой пылью и копьё с криптонитовым наконечником. Люди Лютора похищают Марту Кент — приёмную мать Супермена. Супермен прибывает к Лютору и узнаёт, что если через час он не принесёт Лютору голову Бэтмена, Марту убьют. Супермен летит на встречу с Бэтменом с желанием уговорить его помочь, однако Бэтмен не желает слушать доводы Супермена и начинает схватку. В итоге ему удаётся с помощью заготовленных криптонитовых гранат повалить бессильного Супермена на землю. Готовясь нанести последний удар, Бэтмен неожиданно для себя узнаёт, что мать Супермена, Марта, может умереть. Он вспоминает, как его собственная мать (по иронии судьбы, тоже Марта), когда-то умерла у него на глазах. Герои объединяются против Лютора, а подоспевшая Лейн выбрасывает криптонитовое копьё в воду.
Бэтмен по наводке своего дворецкого, начальника своей службы безопасности и конструктора всех гаджетов Альфреда Пенниуорта (Джереми Айронс), находит и освобождает Марту. В районе корабля пришельцев, где Лютор создавал монстра, начинают проявляться электрические разряды. Супермен прибывает к кораблю и сталкивается, по словам Лекса Лютора, со своим «Судным Днём» (Думсдеем). Супермен начинает сражение с монстром и после причинения огромных разрушений в городе уносит его в космос, где их обоих правительство США подрывает ядерной боеголовкой. Думсдей падает обратно на Землю, где продолжает эволюционировать, так как его невозможно уничтожить обычным оружием из-за способности поглощать энергию. В это время Бэтмен понимает, что оставшееся в порту Готэма криптонитовое копьё поможет одолеть инопланетного монстра и заманивает чудовище в порт.
К Супермену и Бэтмену присоединяется Чудо-женщина, однако им едва удаётся сдерживать монстра. Лейн пытается достать криптонитовое копьё из воды, однако из-за разрушений оказывается в плену под водой. На её крики отзывается Супермен, который спасает её и вытаскивает копьё из-под воды. С последними силами Супермен пронзает Думсдея криптонитовым копьём, однако монстр, потерявший в бою руку, пронзает Супермена не до конца регенерировавшей костью, в результате чего Супермен также погибает.
Пустой гроб Супермена хоронят с воинскими почестями, а самого Кента хоронят на кладбище в его родном Смолвиле. Лейн узнаёт о том, что Кларк хотел сделать ей предложение. Лютора заключают в тюрьму, и в его камеру приходит Бэтмен с целью заклеймить злодея бэтарангом. Лютор предупреждает, что с Суперменом покончено, Землю больше некому защищать, и что «монстры во тьме» скоро придут. В ярости Бэтмен покидает камеру, вбив бэтаранг в стену. Брюс, предчувствующий угрозу, просит Диану помочь найти остальных мета-людей, таких же, как она, чтобы создать Лигу Справедливости.
Фильм заканчивается тем, что горсть земли на гробу Кента начинает левитировать — Супермен медленно и постепенно начинает возвращаться к жизни.
