宇宙生物学者のヘレン（ジェニファー・コネリー）は、１年前に死別した夫の連れ子ジェイコブ（ジェイデン・スミス）と二人で暮らすシングルマザーである。そんな彼女はある夜、NASAによって緊急の招集をかけられる。その場には、各ジャンルでエキスパートな学者たちがいた。彼らが集められたのは、地球に向かって猛スピードで飛来する球体の正体と対策のためだった。球体が地球に衝突すると、間違いなく人類は滅亡する……。球体はセントラルパークに静止して、その中から巨大ロボットと人間の姿をしたクラトゥ（キアヌ・リーブス）が現れた。クラトゥの肉体は急激に進化して、超能力も自在に操ることができるエイリアンだった。謎の球体の出現で、世界はパニックに陥る。そんな有様を尻目に、クラトゥはヘレンを協力者として選んだ。実は、クラトゥのようなエイリアンは、これまでに何人も地球に訪れていた。クラトゥは、そのひとりである老いた人物から話を聞く。彼は、「地球人に見込みはない。それでも、自分は地球人として過ごせて幸せだった」と語った。クラトゥの使命は、地球という惑星のため人類を滅亡させることにあった。このままでは、人類が地球を壊滅させてしまう。それを避けるために、クラトゥはやって来たのだった。世界の要人たちとの会見を希望するクラトゥ。しかし、政府高官のヘレン（キャシー・ベイツ）は認めなかった。それでも、もういちど人類にチャンスを与えて欲しいとクラトゥに懇願するヘレン。アメリカ政府によって、巨大ロボットは回収されて調査が行われる。ロボットは小さな虫となって、米軍基地を壊滅させた。その一方でクラトゥは、ヘレンとジェイコブの血縁なき親子愛を目のあたりにして、人類への希望を見出す。そして、我が身を犠牲にしながら、地球で暮らす人類たちの再起を願うのだった。