אינדיאנה ג'ונס (האריסון פורד) חוזר למסע הרפתקאות חדש בשנת 1957, כשהוא מוצא את עצמו מעורב בחיפוש אחר גולגולת בדולח מסתורית בעלת כוחות על-טבעיים. הגולגולת העתיקה הזו טומנת בחובה סודות עתיקים שיכולים לשנות את מהלך ההיסטוריה, ולכן היא נתונה במרכז מאבק בין כוחות שונים. מצד אחד עומדים הקומוניסטים, שמנסים להשיג את הגולגולת כדי לנצל את כוחתה לטובת מטרותיהם, ומצד שני אינדיאנה ג'ונס, שנאבק למנוע מהם את השליטה בה. במהלך המסע, אינדיאנה פוגש את מוט (שיה לה באף), רוכב אופנוע צעיר שנראה כי יש לו קשר משפחתי לא צפוי עם אינדיאנה – מוט עשוי להיות בנו האבוד, עובדה שמוסיפה עומק רגשי למאבק ולמערכת היחסים ביניהם. בנוסף, מריון רייבןווד (קארן אלן) חוזרת לסייע לאינדיאנה, ומביאה איתה את הניסיון והנאמנות שבלעדיהן המסע היה קשה עוד יותר. ההרפתקה מתרחשת ברקע של המלחמה הקרה, והמאבק על הגולגולת הבדולח מתפתח בין מדינות וארגונים בעלי אינטרסים מנוגדים. אינדיאנה ומוט נאלצים להתמודד עם סכנות רבות, החל מרדיפות מסוכנות ועד לחשיפות לגילויים מפתיעים על העבר והעתיד. הקרב על הגולגולת הבדולח הוא לא רק מאבק על אוצר עתיק אלא גם מבחן לאמונתם, לנאמנותם ולכוח הרצון שלהם לשמור על העולם מפני כוחות הרסניים. בסיום המסע, אינדיאנה ומוט מצליחים למנוע את נפילת הגולגולת לידי האויבים, כשהם מגלים כי לגולגולת יש קשר ישיר לתרבות עתיקה ולכוחות על-טבעיים שמעבר להבנת האדם. מריון ממשיכה לתמוך באינדיאנה, והקשר המשפחתי בין אינדיאנה למוט מתחזק, מה שמעניק לסיפור ממד אישי ורגשי עמוק. הסרט משלב אלמנטים של מדע בדיוני עם הרפתקאות קלאסיות, ומציג את אינדיאנה ג'ונס כגיבור שנאבק לא רק נגד אויבים חיצוניים, אלא גם עם שאלות על זהות, משפחה ומורשת. בסופו של דבר, המסר המרכזי הוא חשיבות השמירה על ההיסטוריה והתרבות מפני ניצול לרעה, לצד ההבנה כי לעיתים הכוח האמיתי טמון בקשרים האנושיים ובאמונה בעצמנו.
