時間來到 1957 年冷戰高峰期，電影一開始偉大的冒險家印第安瓊斯（哈里遜福特 飾），與助手麥克（雷溫斯頓 飾）在美國西南荒野沙漠一個偏僻的機場，正與蘇聯間諜展開一場邀烈的追逐。 千鈞一髮逃離蘇聯特務的魔掌的瓊斯教授，好不容易全身而退回到校園，他的摯友及大學院長（《納尼亞傳奇》吉姆布洛班特 飾）告訴他，他最近的活動已經引起各路人馬的疑心，政府正施壓要求學校開除瓊斯。 接著，瓊斯在路上遇見了年輕人馬特（西亞李畢福 飾），這個身穿時髦服裝騎著重型機車的小子，雖然他對印第安納瓊斯有些輕視，但也向瓊斯教授提出請求，協助他找尋失蹤的繼父，一同前往尋找考古的大發現－傳說中的”阿卡特水晶骷髏”（The Crystal Skull Of Akator）。 他們一同來到秘魯森林的古代墓地，尋找傳說中的黃金城，但很快的就發現還有別人尾隨在後，原來蘇聯特務也想取得水晶骷髏。由冰山女間諜艾琳娜史波可（凱特布蘭特 飾）領軍的蘇聯精銳部隊，為了得到寶物讓蘇聯帝國的史達林統治全世界，不計手段的追逐著他們。 為了阻止神秘古物落入蘇聯手中，瓊斯與馬特必須突破各種阻礙，展開他們的冒險旅程，在這條前往古墓的山路上，處處是危機，到處都是各懷鬼胎的好人或壞人，他們必須設法保護威力強大的水晶骷髏。