En un flashback de su infancia, Bruce Wayne huye del funeral de sus padres. Cae en una cueva, donde un vórtice de murciélagos lo eleva de nuevo a la superficie. De vuelta al presente, dieciocho meses después de la batalla entre Superman y el General Zod en Metrópolis, Superman se ha convertido en una figura controvertida. Bruce es ahora un multimillonario que ha operado en Gotham City como el justiciero Batman durante veinte años. Habiendo sido testigo del caos de esa batalla en persona, ve a Superman como una amenaza existencial para la humanidad.

Tras conocer la forma de justicia de Batman, Clark Kent (la identidad civil de Superman) trata de desenmascararlo a través de los artículos del Daily Planet. Wayne se entera de que el traficante de armas ruso Anatoli Knyazev ha estado contactando con el magnate de LexCorp, Lex Luthor. Mientras tanto, Luthor intenta persuadir a la senadora June Finch para que le permita importar la kriptonita descubierta tras el intento de terraformación de Zod, con el fin de utilizarla como elemento disuasorio contra futuras amenazas kriptonianas y metahumanas. Ella se niega, pero Luthor hace planes alternativos con el subordinado de Finch, concediéndole acceso al cuerpo de Zod y a la nave de exploración kryptoniana.

Bruce acude a una gala en LexCorp para robar datos encriptados del ordenador central de la compañía, pero la anticuaria Diana Prince se lo quita; ella lo devuelve tras no poder acceder a la información. Mientras desencripta el disco, Bruce sueña con un mundo postapocalíptico en el que lidera a los rebeldes contra un malvado Superman. Le despierta una persona no identificada que aparece a través de un portal y le dice que Lois Lane "es la clave" y le insta a encontrar a "los otros" antes de desaparecer. El disco desencriptado revela los archivos de Luthor sobre varios metahumanos de todo el mundo. Uno de ellos es Diana, que aparece en una foto de la Primera Guerra Mundial. Wayne le dice a Alfred Pennyworth que planea robar y convertir en arma la kriptonita, si es necesario, para luchar contra Superman.

Se celebra una audiencia en el Congreso ampliamente publicitada, dirigida por Finch, para cuestionar las acciones de Superman contra Zod. Una bomba introducida de contrabando por Luthor detona, matando a todos los presentes excepto a Superman. Superman se culpa por no haberla detectado a tiempo y se autoexilia. En otro lugar, Batman irrumpe en LexCorp y roba la kriptonita. Construye un exoesqueleto potenciado, un lanzagranadas de kriptonita y una lanza con punta de kriptonita. Mientras tanto, Luthor entra en la nave kryptoniana y accede a su amplia base de datos de tecnología.

Luthor atrae a Superman del exilio secuestrando a Lois y Martha Kent, la madre adoptiva de Clark. Empuja a Lois desde el edificio de LexCorp. Superman la salva y se enfrenta a Luthor, quien le revela que le ha manipulado a él y a Batman alimentando su desconfianza. Luthor le exige que mate a Batman a cambio de la vida de Martha. Superman trata de explicar esto a Batman, quien en cambio lo ataca y finalmente lo somete usando un gas de kriptonita. Cuando Batman se prepara para matar con la lanza, Superman le suplica que "salve a Martha", el mismo nombre que la madre de Batman. Batman vacila confundido el tiempo suficiente para que Lois llegue y le explique lo que Superman quería decir. Al recobrar el sentido de lo mucho que ha caído en desgracia, promete rescatar a Martha. Superman recupera sus fuerzas y se enfrenta a Luthor en la nave exploradora.

Luthor ejecuta su plan de respaldo, liberando un monstruo creado genéticamente a partir del ADN del cuerpo de Zod y del suyo propio. Diana llega y se une a Batman y Superman en su lucha contra la criatura. Superman se da cuenta de su vulnerabilidad a la kriptonita y recupera la lanza, empalando fatalmente a la criatura con ella. En sus últimos momentos, la criatura mata a Superman, que estaba debilitado por la exposición a la kriptonita.

Tras el arresto de Luthor, Batman se enfrenta a él en la cárcel, advirtiéndole que siempre estará vigilando. Luthor se regodea de que la muerte de Superman ha hecho que el mundo sea vulnerable a poderosas amenazas alienígenas. Se celebra un funeral para Superman en Metrópolis. Clark también es declarado muerto y Wayne y Prince asisten a su funeral en Smallville. Martha le da a Lois un sobre que contiene un anillo de compromiso de Clark. Bruce le dice a Diana que lamenta haber fallado a Superman en vida. Le pide ayuda para formar un equipo de metahumanos, empezando por los nombrados en los archivos de Luthor, para proteger el mundo en ausencia de Superman. Mientras se marchan, la tierra sobre el ataúd de Clark levita.