这部拍摄于1989年版的《变蝇人2》是1986年版《变蝇人》的续集，影片承接第一集母亲维尼卡怀上赛斯孩子的伏笔，当她产下一枚蝇蛹时被当场吓死。当局的科研机关巴托工业园收养了苍蝇之子马丁·布朗多（艾瑞克·斯托罗兹 Eric Stoltz饰），由巴托工业的老总巴托先生（约翰·盖兹 John Getz饰）抚养。巴托先生密切监视着马丁的一举一动，表面上把马丁视如己出，实则却把他当作研究对象，暗地里用摄像机记录下他所有的生活过程，让马丁研究他父亲生前的时空传送装置。马丁看上去英俊帅气，无异于常人，除了的惊人的生长速度和超人的天资才能。不久，马丁就与美丽的贝斯·洛根（达芙妮·祖尼加 Daphne Zuniga饰）坠入爱河。可隐藏在马丁体内的变异染色体突然苏醒，等待马丁的是变成下一个“苍蝇人”的恐怖噩耗。

1987年，科学家塞思·布兰德尔（杰夫·戈德布鲁姆饰）研制出一种名为"传送舱"的机器，能够将物质在不同地点之间瞬间传送。在一次实验中，塞思不小心将一只苍蝇传送到了传送舱内，导致这只苍蝇和塞思的DNA融合。

随后，塞思经历了可怕的身体变化，他的身体逐渐变成一只巨型变种苍蝇。意识清醒时，他仍然是人类思维，但身体的生理变化让他感到痛苦和孤独。与此同时，塞思的未婚妻维罗妮卡·奎夫（吉娜·戴维斯饰）发现塞思的异常表现，也逐渐意识到他的身体正在发生可怕的变化。

维罗妮卡和受雇调查塞思失踪案件的记者圣·约翰（约翰·格洛弗饰）合作，试图找到解救塞思的方法。他们发现，塞思的DNA中现在包含了苍蝇的基因，这些基因正在逐渐取代他的人类基因。

塞思的身体变化越来越严重，他的外貌变得更加畸形，他的性格也发生变化，变得越来越暴躁和具有攻击性。维罗妮卡和圣·约翰试图阻止塞思，但遭到塞思的反抗。

圣·约翰发现了塞思曾经向自己的同事斯塔西·博克斯（哈里·阿莱姆饰）发送了一份电子邮件，里面包含了传送舱的原理。圣·约翰和维罗妮卡找到斯塔西，希望他能够帮助他们关闭传送舱，阻止塞思的进一步变异。

然而，斯塔西是一个贪婪的科学家，他觊觎传送舱的技术，想要利用它为自己谋取利益。斯塔西暗中修改了传送舱，试图用它来复制塞思的变异能力，为自己创造一个超人的身体。

斯塔西的行动导致传送舱出现故障，造成了时空扭曲，将塞思和维罗妮卡困在一个位于未来某个时间点的空间中。在这个未来时空，人类已经灭绝，变异苍蝇成为地球的统治者。

塞思和维罗妮卡发现，他们的孩子巴尔托斯（文森特·普莱斯饰）已经成为变异苍蝇的领袖。巴尔托斯对自己的父亲憎恨交加，因为他认为塞思的实验害死了他的人类母亲。

塞思决心修复传送舱，返回自己的时间，阻止斯塔西的阴谋。他与维罗妮卡和巴尔托斯合作，在未来时空寻找传送舱的零件。

他们的行动惊动了变异苍蝇，一场激烈的战斗随之爆发。在战斗中，斯塔西使用修改后的传送舱将自己传送到了未来时空，试图夺取巴尔托斯的权力。

塞思和维罗妮卡在巴尔托斯的帮助下，成功修复了传送舱，并返回了自己的时间。他们与斯塔西展开最后的对决，阻止了他关闭传送舱的阴谋。

最终，斯塔西被击败，传送舱也被摧毁。塞思和维罗妮卡得以逃脱，但塞思的变异已经无法逆转。他决定离开维罗妮卡，独自面对自己的命运。

影片的最后，塞思在遥远的郊外一间小屋中度过了余生，孤独地与自己的变异共存。维罗妮卡则继续着自己的生活，怀着对塞思的复杂情感。