致力于光學神經(jīng)芯片項目的國防部高級研究計劃局研究員艾瑪曾是一名優(yōu)秀的飛行員，但因為早年間的一次墜機事件導致她抗拒進入駕駛艙，但同時也激發(fā)她設計利用思維操縱飛機的靈感。當她和四位因傷殘退役的飛行員同事對他們的科研項目進行飛行試驗時，發(fā)現(xiàn)飛機模型與一頭不明生物在空中纏斗。與此同時，艾瑪?shù)母赣H本在天文臺發(fā)現(xiàn)三個隕石墜落到地球，根據(jù)隕石碎片的成分分析，不明生物是來源于火星的拉爾加。此時，三個隕石墜落點的上空各有一頭拉爾加盤旋，它們不僅噴射火焰和電流，還釋放有毒物質(zhì)，多座城市遭受破壞。眼看家園危在旦夕，艾瑪決定將她的科研成果投入實戰(zhàn)，為此她來到空軍基地，對真正的戰(zhàn)斗飛機進行改造。一向?qū)λ目蒲许椖苦椭员堑谋敬藭r決定全力支持女兒，并鼓勵女兒克服內(nèi)心恐懼。身為前飛行員的他親自披掛上陣，首先與拉爾加在空中交戰(zhàn)，隨后他又發(fā)現(xiàn)拉爾加懼怕寒冷的弱點，最終與女兒攜手將拉爾加消滅。