自印地安那·琼斯博士上一次的冒险故事落幕，已逾十九载。岁月更迭，银幕上的虚构旅程与实际时间并行——琼斯在马歇尔大学的教学生涯同样走过了十九载，却遭遇政府压力，面临被解雇的危机……1957年，冷战正酣，琼斯面临的敌人也从纳粹德国转变为苏联特工。在一系列突如其来的枪战与追杀后，琼斯邂逅了马特·威廉斯，一位身着皮夹克、典型的摩托党小阿飞。得知琼斯身份后，马特恳请他一同前往秘鲁森林的古老墓地，探寻传说中的水晶头骨——据称，这是外星遗物，具备操控人类心智的强大力量。同时，另一股势力亦在竭力争夺水晶头骨，以苏联女特工艾瑞娜·斯帕科为首的精英部队便是其中之一。艾瑞娜虽为女性，却冷酷无情，从她一丝不苟的发型可见其严谨作风，这正是她成为KGB头目的原因。这场混乱的争夺战还吸引了邪恶考古学家麦克和琼斯的旧爱玛丽昂·瑞文伍德。水晶头骨的归属将可能影响冷战全局，乃至两国命运。
