ニューヨークが未曾有の大惨事に襲われた5月22日。その様子は偶然にも民間人のビデオカメラに収められていた。カメラの所有者はロブ・ホーキンス（マイケル・スタール＝デヴィッド）。その映像は暗号名“クローバーフィールド事件”と呼ばれる惨事の一部始終を捉えた貴重な資料として合衆国国防省に保管されていた。ニューヨークの高級アパート。東京への転勤が決まったロブのために、数多くの友人たちが集まって賑やかに送別パーティを開いていた。ロブの友人ハッド（T．J．ミラー）がビデオカメラを手に、別れを惜しむ友人たちの間を巡っている最中、突如大きな地響きが襲う。テレビにはニュース速報が流れ、街の様子を見ようと屋上に飛び出した彼らの目に飛び込んできたのは高層ビルの間に炸裂する巨大な爆発。そこからロブたちめがけて火の玉が飛来する。危険を避けようと階段を駆け下り通りに飛び出す一行。するとその目の前に、吹き飛ばされた“自由の女神”の頭部が転がってくる。信じられない光景にパニックを起こす人々。大勢の人々が右往左往する中、悲鳴に混じって人間のものとは思えない唸り声が響き渡る。そのとき、ハッドは巨大な“何か”を目撃。人々を襲い始める、その生物らしき巨大な“何か”。やがて、事態を収拾する目的で軍隊が出動、攻撃を開始。方々で上がる火の手、暴徒に破壊される商店。状況もわからず逃げ惑うロブたち民間人を巻き込んで、一帯は修羅場と化していく。