Mitten im kalten Krieg wird Indiana Jones (Harrison Ford) zusammen mit seinem Kumpel Mac (Ray Winstone) von sowjetischen Agenten unter der Führung von Irina Spalko (Cate Blanchett) gefangengenommen. Er soll für sie in der abgelegenen Area 51 eine Kiste ausfindig machen, die ein besonderes Artefakt enthält. Jones muss feststellen, dass sein Freund Mac übergelaufen ist und kann entkommen. Allerdings verhindert er nicht, dass Spalko die wertvolle Kiste in die Finger bekommt. Zu Hause erklärt ihm der Dekan der Universität, Charles Stanforth (Jim Broadbent), dass er verdächtigt wird, ein Doppelagent zu sein, woraufhin er seinen Lehrstuhl verliert. Kurz darauf stößt er auf den jungen Mutt Williams (Shia LaBeouf), der seine Hilfe sucht, da ein alter Freund von Jones, Professor Oxley (John Hurt), in Schwierigkeiten steckt und zusammen mit Mutts Mutter Marion (Karen Allen) verschwunden ist. Oxley hatte zuvor nach dem mysteriösen Kristallschädel von Akator gesucht. Jones entschließt sich, dem Jungen zu helfen, da er glaubt, Spalko steckt dahinter. Außerdem weiß er, dass der Kristallschädel auf keinen Fall in die falschen Hände geraten darf, da dies einer Legende nach katastrophale Ausmaße hätte.