한 건물옥상에서 제우스는 포세이돈의 아들이 번개를 훔쳐갔다고 내놓으라 하고 포세이돈은 태어난지 개월만에 떠나기는 했지만 그럴리가 없다고 하소연한다. 고대 그리스 신들이 함께 공존하는 현대 도시. 그 속에는 헤라클레스와 페르세우스 처럼 반신반인으로 신과 인간 사이에서 태어나 각기 특별한 능력을 부여 받은 데미갓들이 존재한다. 17세의 퍼시 잭슨(로건 레먼) 역시 자신은 알지 못하지만, 바다를 지배하는 신 ‘포세이돈’과의 사이에 태어난 데미갓으로 최근 들어 더욱 심해진 난독증으로 인한 주의력 결핍으로 학교 생활에 적응하지 못해 고민하는 지극히 평범한 소년. 그러나 아버지의 능력을 타고 태어나 물에서 만큼은 편안하고, 안정감이 느껴진다. 친구 그로버(브랜든 T 잭슨)만이 곁에서 그를 격려하고, 엄마 샐리는 언젠가 모든 것이 확실해질 날이 올 것이라고 위로한다.

어느 날, 신들의 제왕인 제우스의 번개가 사라지는 사건으로 인해 인간 세계에는 엄청난 재앙이 예고되고, 졸지에 번개도둑으로 지목 받은 퍼시 잭슨은 자신의 누명을 벗고 신들의 전쟁을 막아야만 하는 절대 임무를 부여 받는다. 박물관에서 수업을 받던중 퓨리라는 박쥐처럼 날아다니는 괴물의 공격을 받고 캐프로 보내진다. 그곳에서 자신이 포세이돈의 아들인 데미갓이라는것과 케이런(피어스 브로스넌)선생님이 반신반마인 켄타우로스이었으며 절친이며 수호자인 그로버도 반신반수인 사티로스였다니... 그리고 그곳에서 만난 아테나의 딸인 아나베스(알렉산드리아 다다리오)역시 데미갓이었다. 그리고 엄마가 일부러 망나니같은 자와 재혼한것도 데미갓이라는 사실을 감추기 위한것이었다는 사리도 알게 된다.

이들은 이 캠프에서 타고난 능력을 훈련받게 되며 우정을 다지게 되고 퍼시가 번개를 훔치지 않았다는것을 증명하기 위해 모험 여행을 떠난다. 퍼시와 그로버, 아나베스는 떠나기전 하제스의 정보를 얻기 위해 루크(제이크 아벨)를 찾아갔고 '나는 신발'과 '방패''지도'등을 얻고 하데스의 지옥세계에서 되돌아 나오기 위해서는 세개의 진주가 필요하다는 정보와 함께...

첫번째로 지도가 말하는대로 M부인의 조경서점을 찾아갔고 그곳에서 메두사(우마 서먼)를 만나게 되고 한차례의 싸움을 끝내고 메두사의 머리와 진주 한개를 얻은 다음 두번째로 내쉬빌의 파르테논신전으로 직행. 이번에는 히드라와의 싸움을 이기고는 두번째 진주를 얻는다. 다시 라스베가스로 달려가 로터스 카지노 호텔에 도착하지만 마법의 과자에 취해 놀자판에 빠진 세사람. 간신히 정신차려 세번째 진주를 얻고 상품용 승용차를 훔쳐타고는 하데스가 있는 할리우드로 달린다. 마침 기다리고 있던 하데스와 만나지만 루크가 준 방패가방에 번개가 숨겨져 있는게 아닌가. 오해라고 말하지만 하데스는 끝내 이들을 벌하려 했지만 하데스의 아내 페르세포네(로사리오 도슨)의 도움으로 탈출을 할수 있엇다. 다만 진주가 세개밖에 없어 그로버를 남기고 퍼시와 엄마, 아나베스 셋이만 돌아온다.갑자기 나타난 루크와의 힘겨운 싸움을 끝내고 마침내 올림포스에 도착하여 제우스에게 번개를 넘긴다. 헤르메스의 아들인 루크가 전쟁을 일으키려 했지만 퍼시의 도움으로 세상을 구하게 된것이다.

신들이 사는 그 곳 올림포스 산. 아버지 크로노스를 찢어 죽이고 힘을 뺏어 각각 하늘, 바다, 지옥을 다스리는 능력을 나눠 가진 제우스, 포세이돈, 하데스는 서로를 위협하고 견제하며 신들의 세계와 인간 세상을 지배해왔다. 올림포스 산의 신들은 가끔씩 인간 세상에 내려와 사람들을 만나고 또 사랑에 빠지기도 했고, 그리하여 신과 인간 사이에서 태어난 반인반신 데미갓(Demi-God) 을 탄생시켰다. 현대까지도 수많은 신의 자식들이 영웅, 전사를 비롯해 지도자, 예술가 등 다양한 분야에서 범접할 수 없는 능력을 발휘하며 우리와 함께 공존하고 있는 세계가 바로 영화 <퍼시잭슨과 번개도둑>의 배경이다.