在冷战时期，布鲁斯·班纳的父亲是一位为美国军方工作的科学家，致力于通过基因工程赋予人类超凡能力，希望以此制造超强士兵。然而，这项研究未能得到军方的支持，无法进行人体实验。于是，这位疯狂的父亲选择在刚出生的布鲁斯身上进行基因试验。多年后，布鲁斯成长为一名优秀的科学家，专注于为军方研发新型高能炸弹。在一次常规试验中，由于操作失误，他为保护同事而遭受了强烈的伽马射线辐射。此种幅射本应致命，但布鲁斯却奇迹生还。早年父亲在他体内植入的基因改良在这次核辐射后启动。一旦愤怒，布鲁斯就会激发体内潜藏的神秘力量，化身为无意识的绿巨人，拥有强大的破坏力和反抗力。因此，美国军方迫切想要研究这股力量，并开始追捕绿巨人。 大卫·班纳，一位从事政府遗传研究的科学家，专注于改进人类的 DNA。然而，他的上司"霹雳"罗斯上校禁止进行人体实验，迫使大卫在自己身上试验。他的妻子伊迪丝不久生下儿子布鲁斯·班纳。大卫意识到布鲁斯也携带了变异的 DNA，并试图找到治愈的方法。然而，在罗斯发现他的实验后，中止了研究。大卫为了报复，诱使沙漠基地的伽马反应堆爆炸。大卫视自己为威胁，企图杀死布鲁斯，但在被伊迪丝阻挡时误杀了她。这个惨痛事件让布鲁斯压抑了童年记忆。罗斯将大卫送进精神病院，4岁的布鲁斯则被寄养。克伦茨勒夫人收养了布鲁斯，长大后他相信生父生母已不在人世。 三十年后，布鲁斯成为杰出的科学家，与贝蒂·罗斯（"霹雳"罗斯的女儿）在伯克利实验室共事。一个叫格伦·塔尔伯特的人对布鲁斯的纳米医学研究感兴趣，这项研究可能创造出具备再生能力的士兵。大卫重现布鲁斯的生活，化身实验室看门人。将军罗斯开始调查，并为女儿的安危忧虑。 一次伽马球事故中，布鲁斯救了一位同事哈珀后，躺在医院床上，感到前所未有的好，而这一切源于纳米药不仅没有杀死他，还与他体内改造的 DNA 结合。之后，大卫接触布鲁斯，揭示了他们的关系，并提示布鲁斯的变异。后续，大卫使用布鲁斯的 DNA 样本进行动物实验。周围的紧张情势让布鲁斯愈加愤怒，激发了他的伽马辐射 DNA，并变身为浩克，摧毁了实验室。隔天，贝蒂发觉布鲁斯不省人事地躺在家里，几乎记不起昨晚的事。罗斯随后到来质询布鲁斯，紧接着贝蒂找到大卫以进行调查。罗斯通过数小时的审问将实验室占领，并将布鲁斯软禁。经过大卫的电话，大卫透露他变异了三只狗并命令它们伤害贝蒂，激怒布鲁斯。塔尔伯特因实验室的破坏而袭击布鲁斯，激发了他的变身，轻伤塔尔伯特和罗斯的特工。浩克在贝蒂的森林小屋中找到她后，救了她后变回原样。 翌日，贝蒂通知罗斯军队已安抚，布鲁斯被押往沙漠基地。罗斯担心布鲁斯会步入大卫的后尘，但在贝蒂的劝说下，他同意让贝蒂尝试改变布鲁斯的未来。大卫对自己施予纳米医学结合伽玛球之治，具备了触及任何物质而吸收其特性的能力。塔尔伯特从罗斯手中夺走了指挥权，强迫贝蒂回家。塔尔伯特试图利用浩克的力量牟利，未能激怒布鲁斯，转而将他关押于隔离池中。大卫到贝蒂家与她对峙，意图投案，却先要求与布鲁斯进行"最后对话"。塔尔伯特试图唤醒布鲁斯压抑的记忆，使其噩梦连连，并诱导了变身。浩克因被困于粘性泡沫中想要反制塔尔伯特，结果逃之夭夭。塔尔伯特因操作失误引爆跳脱炸弹而死，罗斯重新掌权。浩克从沙漠逃往旧金山寻求贝蒂帮助，最终由她说服罗斯带她去见浩克，令布鲁斯恢复常态。 布鲁斯与大卫在市区一基地对话，罗斯旁观且威胁要烧毁他们。大卫陷入狂妄，希望利用布鲁斯的能力击败敌人。布鲁斯拒之，结果大卫吸收罗斯电缆供电之力量，变成一个强大的电流实体。化身绿巨人后布鲁斯制服大卫；伴随一枚伽玛炸弹终结战斗，两人被视为死亡。一年后，尽管绿巨人频现身报，美国军方对贝蒂的监视仍在继续。在亚马逊丛林中，布鲁斯远离尘嚣，做义诊医生。但当一群士兵企图夺走他们的补给，布鲁斯警告指挥官勿挑起愤怒，浩克的咆哮声随之而来。