Quatro adolescentes são conhecidos pela inteligência e pelas dificuldades de inserção social. Juntos, são enviados a uma missão perigosa em uma dimensão alternativa. Quando os planos falham, eles retornam à Terra com sérias alterações corporais. Munidos desses poderes especiais, eles se tornam o Senhor Fantástico (Miles Teller), a Mulher Invisível (Kate Mara), o Tocha Humana (Michael B. Jordan) e o Coisa (Jamie Bell). O grupo se une para proteger a humanidade do ataque do Doutor Destino (Toby Kebbell).