Una noche, cerca de su casa, en Indiana, Roy Neary observa en el cielo unos misteriosos objetos voladores. Obsesionado por comprender lo que ha visto, se distancia de su esposa. Neary encuentra apoyo en Jillian Guiler, que también fue testigo de esas visiones nocturnas. Juntos buscan una respuesta a ese misterio que ha alterado sus vidas. Al mismo tiempo, un nutrido grupo de científicos internacionales, bajo la dirección de Claude Lacombe, empieza a investigar las apariciones de OVNIs y otros extraños fenómenos.