Λίγο πριν το ξέσπασμα του Β΄ Παγκοσμίου Πολέμου και ενώ έχουν γίνει φανερές οι προθέσεις του Χίτλερ, η κυβέρνηση των ΗΠΑ αναθέτει στον αρχαιολόγο Ιντιάνα Τζόουνς τον εντοπισμό της αρχαίας Κιβωτού των δέκα εντολών. Ο δρόμος προς το πολυπόθητο και μυθικό εύρημα, που εξασφαλίζει την απόλυτη δύναμη στον κάτοχο του, περνά μέσα από την αντίστοιχη επιθυμία του χιτλερικού επιτελείου με επικεφαλή τον Ρενέ Μπέλοκ, έναν Γάλλο αρχαιολόγο, με αμφιλεγόμενες αρχές πίστης και αφοσίωσης.

Αυτή τη φορά ο αρχαιολόγος Δρ. Τζόουνς φτάνει στην Ινδία και ένα απελπισμένο χωριό του ζητάει να βρει μια μαγική πέτρα. Εκείνος δέχεται και κατά τη διάρκεια της αναζήτησής του θα πέσει πάνω σε μια αίρεση που σχετίζεται με τη δουλεία παιδιών, τη μαύρη μαγεία και την ανθρωποθυσία.

Οι Ναζί αναζητούν το Άγιο Δισκοπότηρο. Απαγάγουν τον πατέρα του Ιντιάνα Τζόουνς, που έχει στην κατοχή του ένα σημειωματάριο με τις πιθανές τοποθεσίες, και τον κρατούν αιχμάλωτο σε πύργο. Ο διάσημος αρχαιολόγος ταξιδεύει στην Αυστρία, προκειμένου να τον ελευθερώσει και να βρει το πολύτιμο αντικείμενο πριν από τους πράκτορες του Χίτλερ.

Αυτή τη φορά βρίσκουμε τον Ιντιάνα Τζόουνς, εν έτει 1957, στην κορύφωση του Ψυχρού Πολέμου, αντιμέτωπο πλέον με πράκτορες της Σοβιετικής Ένωσης. Επιστρέφοντας στο Κολέγιο όπου διδάσκει, ενημερώνεται από τον Πρύτανη πως δέχεται πιέσεις από την κυβέρνηση προκειμένου να τον απολύσει. Στο δρόμο για το σπίτι του, ο Ιντιάνα γνωρίζεται με τον Ματ που τον προκαλεί σε μια νέα περιπέτεια, την ανακάλυψη ενός θρυλικού Κρυστάλλινου Κρανίου. Καθώς οι δυο τους ξεκινάνε για τις απόμερες γωνιές του Περού, συνειδητοποιούν πως δεν είναι οι μόνοι που προσπαθούν να το βρουν. Σοβιετικοί πράκτορες, με αρχηγό τους την Ιρίνα Σπάλκο, βρίσκονται στα ίχνη του Κρυστάλλινου Κρανίου, προκειμένου αποκτώντας το, να κυριαρχήσουν στον κόσμο. Η τύχη του Κρυστάλλινου Κρανίου βρίσκεται εξολοκλήρου στα χέρια του Ιντιάνα Τζόουνς που θα κληθεί να αναμετρηθεί με τους αδίστακτους Σοβιετικούς, ώστε το θρυλικό Κρανίο να μην πέσει σε λάθος χέρια...

Το 1969, ο Αμερικάνος αρχαιολόγος Ιντιάνα Τζόουνς είναι ανήσυχος για το γεγονός ότι η κυβέρνηση των ΗΠΑ έχει στρατολογήσει έναν πρώην Ναζί για να βοηθήσει να νικήσει τη Σοβιετική Ένωση στον διαγωνισμό για να φτάσει στο διάστημα. Η βαφτιστήρα του, η Έλενα, τον συνοδεύει στο ταξίδι του. Εν τω μεταξύ, ο Βόλερ, μέλος της NASA και πρώην Ναζί που ασχολείται με το πρόγραμμα προσγείωσης στο φεγγάρι, επιθυμεί να κάνει τον κόσμο σε ένα καλύτερο μέρος όπως εκείνος κρίνει κατάλληλο.