Una nit, prop de la seva casa, en Indiana, Roy Neary (Richard Dreyfuss) observa en el cel uns misteriosos objectes voladores. Des de llavors viu tan obsessionat per comprendre el que ha vist que es distancia de la seva esposa (Teri Garr). Troba suport en Jillian Guiler (Melinda Dillon), una dona que també ha estat testimoni dels mateixos fets. Junts intenten trobar una resposta al misteri que ha alterat les seves vides. Al mateix temps, un nodrit grup de científics internacionals, sota l'adreça de Claude Lacombe (François Truffaut), comença a investigar les aparicions d'OVNIS i altres estranys fenòmens.