Elokuvasta tuli ainoa 100 miljoonan Yhdysvaltain dollarin tuloihin avausviikonloppunaan elokuvateattereissa yltänyt elokuva ja kaikkien aikojen menestyksekkäin sarjakuvaan perustuva elokuva, ja huikean menestyksensä johdosta elokuva sai myös kaksi Sam Raimin ohjaamaa jatko-osaa: Spider-Man 2 – Hämähäkkimies 2 ja Spider-Man 3 – Hämähäkkimies 3.
Peter Parker on koulukiusattu lukiolainen, joka on ihastunut kauniiseen Mary Jane Watsoniin. Vieraillessaan Columbian yliopiston genetiikan laboratoriossa Mary Janen ja parhaan ystävänsä Harry Osbornin kanssa geenimanipuloitu hämähäkki puree Peteriä, ja saapuessaan kotiin tätinsä Mayn ja setänsä Benin luokse hän menettää tajuntansa. Samaan aikaan Oscorp-yhtiön omistaja ja Harryn isä, tiedemies Norman Osborn, testaa sotilaallisiin tarkoituksiin tarkoitetun ja ”suorituskyvyn kiihdyttimeksi” kutsutun kemikaalin prototyyppiä itseensä. Koska tämä nopeuteen, voimaan ja kestävyyteen vaikuttava kemikaali ei ole vielä täydellinen, aineen sivuvaikutukset tekevät hänet hulluksi ja hän tappaa avustajansa Mendel Strommin.
Herätessään seuraavana aamuna tavallisesti silmälaseja käyttävä Peter huomaa näkönsä kohentuneen ja ruumiinrakenteensa muuttuneen lihaksikkaammaksi. Hän tajuaa kykenevänsä tuottamaan hämähäkinseittiä, ja myös hänen refleksinsä ovat nopeutuneet, minkä ansiosta hän selviää välikohtauksesta koulukiusaaja Flash Thompsonin kanssa. Koulusta lähtiessään hän huomaa olevansa yliluonnollisen nopea ja vahva, minkä lisäksi hänellä on hämähäkkien tapaisesti kyky kiivetä seiniä pitkin ja aistia tarkasti ympäristön uhkaavat vaarat.
Peter osallistuu paikalliseen painitapahtumaan, jossa osallistujille luvataan 3 000 dollaria kolmesta minuutista kehässä show-painijan kanssa. Rahoilla Peter suunnittelee ostavansa itselleen auton tehdäkseen vaikutuksen Mary Janeen. Hän voittaa, mutta tapahtuman järjestäjä kuitenkin huijaa ja antaa Peterille lopulta vain sata dollaria. Aseistettu ryöstäjä vie rahat järjestäjältä, ja kostoksi järjestäjälle Peter päästää miehen pakenemaan. Matkalla kotiin hän kuitenkin huomaa Ben-setäänsä olevan ammuttu. Ben menehtyy Peterin käsille, joka kostonhimoisena löytää setänsä ampujan eräässä rakennuksessa ja järkyttyy huomatessaan tämän olevan sama varas, jonka hän aiemmin päästi pakoon.
Peter valmistuu lukiosta ja vannoo keskittävänsä yliluonnolliset kykynsä rikollisuuden pysäyttämiseksi. Hän valmistaa Hämähäkkimiehen puvun suojellakseen henkilöllisyyttään. Hän myös hankkii työn valokuvaajana Daily Bugle -lehden kustantaja J. Jonah Jamesonin toimistolta, ja hänen tehtävänään on ottaa sanomalehtivalokuvia Hämähäkkimiestä. Sillä välin Oscorpin menestys heikkenee ja he menettävät tärkeän sopimuksensa Quest Aerospacelle, mihin tapahtuneen salaperäisen hyökkäyksen jälkeen johtokunta myy Oscorpin heille ja erottaa Normanin. World Unity -festivaalin aikana Quest Aerospaceen hyökkäyksen tehnyt salaperäinen hahmo saapuu varastetulla kiiturilla ja räjäyttää parvekkeen, jossa Harry ja Mary Jane juhlivat. Oscorpin johtokuntalaiset saavat surmansa ja Mary Jane on putoamassa rakennuksesta, kunnes Hämähäkkimies pelastaa hänet. Mystisen tappajan, joka on todellisuudessa järkensä menettänyt Norman Osborn, Jameson nimeää Vihreän Menninkäiseksi. Hyökätessään lehden toimitukseen Menninkäinen vaatii Jamesonilta tietoja Hämähäkkimiehen valokuvaajasta ja ehdottaa myös yhteistyösopimusta Hämähäkkimiehelle, joka kieltäytyy.
Menninkäinen haavoittaa Hämähäkkimiestä palavassa talossa tapahtuvassa taistelussa. Myöhemmin Parkerien ja Osbornien kiitospäivän aterian aikana Norman näkee haavan ja tajuaa Peterin olevan Hämähäkkimies. Hän myös onnistuu saamaan Mary Janen ja Harryn suhteen kariutumaan. Pian Menninkäinen hyökkää May-tädin kimppuun, joka joutuu sairaalaan. Sairaalassa Mary Jane kertoo Peterille ihastuneensa Hämähäkkimieheen. Harryn saapuessa tämä luulee Mary Janen pitävän Peteristä ja paljastaa pettyneenä asian isälleen, joka nyt tietää Hämähäkkimiehen heikkouden.
Menninkäinen ottaa panttivangiksi sekä Mary Janen että Roosevelt Islandin vaijerivaunun täynnä lapsia. Hämähäkkimies onnistuu pelastamaan molemmat ja tälle uskolliset kannattajat heittelevät Menninkäistä tavaroilla. Menninkäinen ja Hämähäkkimies putoavat hylättyyn rakennukseen, jossa he taistelevat toisiaan vastaan. Hämähäkkimies on voimaton pelastettuaan vaijerivaunun ihmiset ja Mary Janen, ja Menninkäinen kukistaa hänet helposti. Menninkäinen kuitenkin uhkaa tappavansa Mary Janen hitaasti ja tuskallisesti, jolloin Hämähäkkimies suuttuu ja vihansa vallassa voittaa Menninkäisen. Norman paljastaa itsensä ja pyytää Peteriltä anteeksi, mutta yrittää salaa ohjata kiiturin lävistämään Hämähäkkimiehen. Peter väistää, ja kiituri lävistääkin Normanin. Ennen kuolemaansa hän pyytää Peteriä olemaan kertomatta totuutta hänestä Harrylle. Hämähäkkimies vie Normanin ruumiin Osbornien talolle ja piilottaa Menninkäisen varusteet. Harry kuitenkin näkee tämän ja luulee Hämähäkkimiehen tappaneen hänen isänsä. Normanin hautajaisissa Harry vannoo kostavansa Hämähäkkimiehelle ja sanoo Peterin olevan ainoa, mitä hänellä on. Mary Jane tunnustaa tunteensa Peterille, mutta tämä päättää suojella Mary Janea pysymällä pelkästään ystävänä, hyväksyen elämänsä Hämähäkkimiehenä.
Elokuvan kuvaukset käynnistyivät 1. tammikuuta ja päättyivät 30. kesäkuuta 2001. Vaikka elokuva sijoittuukin tapahtumiltaan New Yorkiin, joitain elokuvan kohtauksia kuvattiin myös Los Angelesissa ja San Franciscossa. Elokuva sai ensi-iltansa 3. toukokuuta 2002 ja siitä muodostui taloudellisesti huikean menestyksekäs tuotos.
