1955年。古代に落ちた隕石による巨大クレーターが観光名所である砂漠の町アステロイド・シティに、ジュニア宇宙科学賞を受賞した子供たちとその家族が招待される。14歳のウッドロウと幼い娘を引率する戦場カメラマンのオーギーは、妻の死を子供に伝えられずにいた。その一方、同じモーテルに滞在するシングルマザーの女優ミッジと交流を深める。そして式典のイベントとして天体観測が行われた夜、町に宇宙人がやって来る。