凯瑟琳上校（海伦·米伦 Helen Mirren 饰）率英国情报单位追捕一名女性恐怖分子长达六年，经由美军加入高空监视行动，好不容易在秘密基地找到疑似她的身影，特种部队准备活捉她时，高空侦查人员却意外发现该名恐怖分子正与其他人密谋自杀炸弹攻击，为了防止伤害，凯瑟琳下令轰炸秘密基地将敌人歼灭。当无人战斗机的驾驶员史蒂夫（亚伦·保尔 Aaron Paul 饰）瞄准目标后，却发现这个“秘密基地”竟然是普通的民居，而一名女孩更是跑进他的攻击范围玩耍，原本单纯的跨国逮捕行动瞬间变成复杂难解的反恐任务……

地球的上空突然出现了十二架贝壳状的不明飞行物，悬浮在十二个不同的国家的上空，外星人向人类发出了讯号，但人类却并不能够解读。美国军方找到了语言学家路易斯（艾米·亚当斯 Amy Adams 饰）和物理学家伊恩（杰瑞米·雷纳 Jeremy Renner 饰），希望两人能够合作破解外星人的语言之谜。经过数次的接触，路易斯发现外星人使用了一种极为特殊的圆环状的文字，并逐渐了解了其中的奥妙。由于一直无法确定外星人来到地球的真正目的，中国、俄罗斯等四国决定对外星人发起进攻，美方亦决定放弃研究将全部人员撤离，在这个节骨眼上，路易斯终于明白了外星人的意图，利用外星人赋予她的特殊的“武器”，路易斯以一人之力改变了未来。