Spider-Man 2, sebuah film superhero yang dirilis pada tahun 2004, melanjutkan kisah Peter Parker dua tahun setelah kematian Norman Osborn. Film ini membawa penonton menyelami lebih dalam konflik internal yang dihadapi Peter, seorang mahasiswa cerdas yang juga memiliki tanggung jawab besar sebagai Spider-Man. Peter merasa hidupnya semakin berat. Beban ganda sebagai mahasiswa dan pahlawan super membuatnya kesulitan dalam segala aspek kehidupan. Ia harus berjibaku dengan pekerjaan serabutan untuk membayar sewa apartemen yang menunggak dan menyelesaikan tugas kuliahnya, sementara Bibi May terancam diusir dari rumahnya.
Di tengah kesulitan ini, J. Jonah Jameson, pemilik Daily Bugle, terus menerbitkan berita yang mendiskreditkan Spider-Man. Harry Osborn, sahabat Peter, masih menyimpan dendam pada Spider-Man atas kematian ayahnya dan merasa dikhianati oleh Peter yang tidak pernah mengungkapkan identitas rahasianya. Peter juga menjaga jarak dari Mary Jane Watson, wanita yang dicintainya, karena khawatir musuh-musuhnya akan membahayakan Mary Jane. Meskipun perasaan cinta di antara mereka masih kuat, Mary Jane akhirnya menerima lamaran John Jameson, putra J. Jonah Jameson, karena merasa lelah dengan rahasia Peter.
Di sisi lain, Harry Osborn mendanai penelitian Dr. Otto Octavius, seorang ilmuwan nuklir yang sedang mengembangkan mesin fusi. Octavius, yang menjadi mentor bagi Peter, menggunakan empat tentakel mekanik yang dikendalikan oleh kecerdasan buatan untuk berinteraksi dengan mesin tersebut. Saat demonstrasi publik, terjadi insiden mengerikan. Reaksi fusi menjadi tidak stabil dan mengancam kehancuran massal. Octavius menolak untuk mematikan mesin, dan sebelum Peter sempat bertindak, ledakan energi menewaskan istri Octavius, merusak chip pengendali AI tentakel, dan menyatukan tentakel tersebut secara permanen ke tubuhnya.
Octavius yang berubah menjadi sosok mengerikan, dikenal sebagai Doctor Octopus atau Doc Ock, melarikan diri ke gudang pelabuhan yang kumuh. Tentakel-tentakel tersebut mulai mempengaruhi pikirannya, mendorongnya untuk membangun kembali mesinnya. Untuk mendanai rencananya, Doc Ock merampok bank dan menyandera Bibi May. Spider-Man berhasil menyelamatkan Bibi May, namun tekanan dan kelelahan yang dialaminya membuat kekuatan Spider-Man mulai menghilang.
Peter merasa putus asa dan memutuskan untuk berhenti menjadi Spider-Man. Ia menolak nasihat mendiang Paman Ben tentang tanggung jawab atas kekuatan yang dimilikinya. Peter mencoba menikmati kehidupan sebagai warga sipil biasa, berhasil dalam studinya, dan menyaksikan Mary Jane tampil dalam drama. Meskipun Mary Jane senang melihat Peter berubah, ia menolak cinta Peter, merasa tidak yakin dengan perubahan tersebut. Peter juga mengakui kepada Bibi May tentang perannya dalam kematian Paman Ben. Bibi May, meskipun terkejut, akhirnya memaafkan Peter.
Meskipun kehilangan kekuatannya, naluri kepahlawanan Peter tetap ada. Ia menyelamatkan seorang anak dari kebakaran, namun sayangnya ada korban lain yang meninggal. Peter merasa bersalah, menyadari bahwa sebagai Spider-Man, ia mungkin bisa menyelamatkan keduanya. Ia menyadari tanggung jawabnya sebagai Spider-Man lebih penting daripada kebahagiaan pribadinya.
Doc Ock berhasil menyelesaikan mesinnya dan menemui Harry, meminta tritium, isotop langka untuk bahan bakar mesin. Harry setuju, dengan syarat Doc Ock membawakan Spider-Man kepadanya. Harry ingin menggunakan Peter untuk menemukan Spider-Man. Sementara itu, Mary Jane menyadari bahwa ia tidak mencintai John dan bertemu dengan Peter untuk mengungkapkan perasaannya. Namun, Peter berbohong, mengatakan tidak membalas cintanya. Doc Ock menyerang mereka dan menculik Mary Jane, memaksa Peter untuk mencari Spider-Man. Kekuatan Peter kembali sepenuhnya, dan sebagai Spider-Man, ia menghadapi Doc Ock di atas kereta bawah tanah New York. Doc Ock menyabotase kereta, dan Spider-Man harus mengerahkan seluruh kekuatannya untuk menghentikan kereta tersebut agar tidak jatuh ke pelabuhan. Meskipun penumpang kereta berusaha melindunginya, Doc Ock berhasil menangkap Spider-Man yang kelelahan dan membawanya kepada Harry.
Harry membuka topeng Spider-Man dan terkejut mengetahui identitas Peter. Peter meyakinkan Harry untuk membantunya menyelamatkan Mary Jane. Mereka menuju tempat persembunyian Doc Ock. Reaksi fusi mesin kembali tidak stabil. Peter membuka topengnya dan meyakinkan Doc Ock untuk melawan pengaruh tentakel dan membantunya. Doc Ock, menyadari kesalahannya, mengorbankan diri untuk menenggelamkan mesin tersebut ke teluk. Peter menyelamatkan Mary Jane, yang kini mengetahui rahasianya. Peter mengakui cintanya pada Mary Jane, namun mengatakan tidak bisa bersama dengannya karena tanggung jawabnya sebagai Spider-Man. Sementara itu, Harry melihat bayangan Norman di cermin yang menuntut balas dendam. Harry menolak untuk menyakiti Peter dan menghancurkan cermin tersebut, menemukan gudang berisi peralatan Green Goblin milik ayahnya.
Pada hari pernikahannya dengan John, Mary Jane meninggalkan upacara dan berlari ke apartemen Peter. Ia mengatakan bahwa ia memilih untuk bersama Peter, meskipun berisiko. Ciuman mereka terhenti oleh suara sirene polisi. Mary Jane mendorong Peter untuk pergi membantu sebagai Spider-Man, menerima sepenuhnya peran Peter sebagai pahlawan super.