El sueño de toda la vida del Dr. Reed Richards (Ioan Gruffudd) está cerca de convertirse en realidad: ser un inventor, astronauta y científico. Y es que pronto encabezarán un viaje al espacio rumbo al centro de una tormenta cósmica. Ahí espera poder descubrir los secretos de los códigos genéticos humanos para beneficio de toda la humanidad.

Todo se inicia cuando Reed decide hacer un viaje e incluye a su mejor amigo, el astronauta Ben Grimm (Michael Chiklis); a Sue Storm (Jessica Alba), quien es directora de investigación genética de Von Doom y ex-novia de Reed, así como al impetuoso hermano menor de Sue, el piloto Johnny Storm (Chris Evans), quienes viajan en compañía del benefactor del viaje, Von Doom.

La misión transcurre sin contratiempos, hasta que Reed descubre una falla en el cálculo de la velocidad a la cual deben acercarse a la tormenta. En minutos, la tormenta se encuentra encima de ellos. Turbulentas nubes de radiación cósmica que cambian genéticamente a los miembros de la tripulación, pronto devoran a la estación espacial. Irremediablemente, su ADN se altera al igual que su futuro.

De regreso a la tierra, los efectos de la exposición a la radiación pronto se revelan. Reed ha ganado la habilidad para estirar y retorcer su cuerpo de cualquier forma que pueda imaginar, y como líder del grupo lo llaman "El Hombre Elástico"; Sue puede volverse invisible y como la "Mujer Invisible" puede crear y proyectar poderosos campos de fuerza; Johnny se vuelve "La Antorcha Humana", pues ahora puede prender su cuerpo en llamas y volar cuanto quiera y Ben, cuya transmutación es la más impresionante, se vuelve un súper hombre de roca de color naranja y lo llaman "La Mole".

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