2차 대전 후 냉전이 최고조에 다다른 1957년. 인디아나 존스(해리슨 포드)는 친한 동료 맥(레이 윈스톤)과 함께 소련의 한 비행장에서 목숨을 위협하는 소련 특수부대 이리나 스팔코(케이트 블란쳇) 일당의 추격을 피해 힘겹게 탈출한다. 일상으로 돌아간 인디아나 존스는 대학에서 고고학 강의를 하며 평범하게 지내고 싶어하지만 소련에서의 탈출 사건과 고고학 연구에 관련해 자신의 교수직을 해고하려는 정부의 또 다른 압력이 있다는 것을 알게 된다.
어쩔 수 없이 모든 것을 정리하고 대학을 떠나려던 찰나, 그의 앞에 반항기 가득한 청년 머트 윌리암스(샤이아 라보프)가 나타난다. 고고학자를 선망하는 머트는 크리스탈 해골 관련 여러 가지 비밀들을 늘어놓으며 수천 년 간 풀리지 않은 마야 문명의 비밀이자 고고학 사상 최고의 발견이 될 ‘크리스탈 해골’을 찾아 나서자고 제안한다.
