Née en pleine mer, Jupiter Jones est une jeune immigrée russe vivant illégalement à Chicago. Elle enchaîne les coups durs et n'a d'autre perspective que de gagner sa vie en faisant des ménages avec sa mère et sa tante Nino. Alors qu'elle s'apprête à vendre ses ovules, sous une fausse identité empruntée à son amie Katherine Dunlevy, pour pouvoir s'offrir un télescope semblable à celui que possédait feu son père Maximilian, elle découvre que les praticiens sont en fait des extraterrestres qui veulent l'éliminer. Elle est sauvée in extremis par Caine Wise, un ancien chasseur militaire interplanétaire génétiquement modifié. Elle se retrouve ainsi impliquée dans une lutte de pouvoir au sein de la maison Abrasax, la plus puissante dynastie de tout l'Univers, qui est également la propriétaire de la planète Terre selon les lois universelles. La puissance de la dynastie Abrasax provient de l'élixir Premium Abrasax, un élixir capable de régénérer les cellules et de vivre durant des millénaires, et qui est produit en moissonnant de la biomasse humaine.
Après 57 ans de dérive dans l'espace, Ellen Ripley est secourue par la corporation Weyland-Yutani. Malgré son rapport concernant l’incident survenu sur le Nostromo, elle n’est pas prise au sérieux par les militaires quant à la présence de xénomorphes sur la planète LV-426 où se posa son équipage… planète où plusieurs familles de colons ont été envoyés en mission de "terraformage". Après la disparition de ces derniers, Ripley décide d'accompagner une escouade de marines dans leur mission de sauvetage... et d’affronter à nouveau la Bête.
En 2004, un satellite détecte un mystérieux flux d'énergie localisé sur l'île Bouvet, au large de l'Antarctique. Le riche industriel Charles Bishop Weyland (Lance Henriksen) fait enquêter les employés de son entreprise multinationale de communications Weyland Industries sur la source de chaleur. L'analyse révèle une pyramide recouverte par la banquise. Weyland recrute une équipe de scientifiques pour explorer et revendiquer ce qui y sera découvert. L'équipe comprend des archéologues, des experts linguistiques, des mercenaires, des foreurs (pour creuser la banquise pour atteindre la pyramide), et une guide nommée Alexa Woods (Sanaa Lathan).
Territoire du Nouveau-Mexique, 1873. Un homme amnésique (Daniel Craig) se réveille dans le désert, blessé, sans nom et avec un bracelet étrange au poignet. Après avoir éliminé trois hommes sur le point de le tuer, il erre dans la petite ville d'Absalom, où le prêcheur local, Meacham (Clancy Brown), soigne sa blessure. Peu après, l'homme sans nom brutalise Percy Dolarhyde (Paul Dano), un ivrogne qui terrorisait la population. Dans un bar, le shérif Taggart (Keith Carradine) le reconnaît alors comme étant Jake Lonergan, un bandit recherché, et l'arrête. Jake tente de s'échapper mais une mystérieuse femme nommée Ella Swenson (Olivia Wilde) l'assomme pour le livrer aux autorités. L'éleveur de bétail Woodrow Dolarhyde, parfois appelé « le colonel », (Harrison Ford) arrive en ville avec ses hommes et exige que son fils Percy soit libéré. Il veut également la peau de Jake, avec qui il a un compte à régler. Mais des vaisseaux lumineux commencent à attaquer la ville, et Percy, le shérif Taggart et de nombreux habitants sont enlevés. À l'aide de son mystérieux bracelet à son poignet, Jake abat un des engins volants. L'occupant du vaisseau, une créature monstrueuse, s'échappe dans le désert.
Le docteur Eleanor « Ellie » Arroway (Jodie Foster) est une scientifique talentueuse, qui a été encouragée à poursuivre ses passions pour la radio-télécommunication et l'astronomie par son père Theodore (David Morse) qui meurt alors qu'elle n'était âgée que de 9 ans. Elle travaille pour le programme SETI à l'observatoire d'Arecibo au Porto Rico, recherchant avec ses collègues des signaux radios d'origine extraterrestre. Toutefois, le scientifique gouvernemental David Drumlin (Tom Skerritt) coupe le financement du programme SETI qu'il juge futile. Arroway obtient un financement du milliardaire S.R. Hadden (John Hurt) pour continuer son travail de recherche au Very Large Array situé au Nouveau-Mexique.
En 2379, 200 ans après le suicide d'Ellen Ripley (Sigourney Weaver) sur Fiorina-16, des scientifiques militaires parviennent à recréer un clone à partir d'échantillons de sang collectés avant sa mort. Après que la reine alien a été extraite du ventre de Ripley et placée en captivité, le clone de Ripley est maintenu en vie sur le vaisseau spatial USM Auriga pour complément d'étude. Son ADN s'étant mélangé avec celui de l'alien pendant le processus de clonage, la « nouvelle » Ripley développe une force accrue et des réflexes surhumains, du sang acidifié et un lien empathique avec les aliens.
2179. Ellen Ripley et ses compagnons rescapés (la jeune Newt, le caporal Hicks et l'androïde Bishop) dorment en biostase à bord du vaisseau spatial USS Sulaco, qui retourne vers la Terre après les évènements du deuxième épisode. Mais un facehugger présent à bord brise l'une des capsule de stase et son sang acide provoque un incendie. L’ordinateur de bord du Sulaco éjecte alors les cryotubes des quatre passagers dans une unité de sauvetage (EEV). La capsule s'écrase peu après sur Fiorina « Fury » 161, une planète-prison où se trouve une colonie minière.
Les Borgs sont des entités moitié organiques, moitié machines. Leur seul but est de conquérir et assimiler toutes les autres races dans le but de devenir des êtres parfaits.
Une entité extraterrestre apparemment hostile, et maître d'une nuée se développant sur plus de 80 unités astronomiques, se dirige tout droit vers la Terre. L'Amiral Kirk est chargé par Starfleet de reconnaître l'entité et évaluer la menace. Il reprend alors les commandes de l'USS Enterprise, qu'il avait abandonnées à la suite de sa promotion, et découvre un vaisseau entièrement remodelé. Le capitaine Will Decker, évincé de son commandement, accepte néanmoins de le seconder grâce à sa connaissance des modifications apportées au vaisseau. Sur la route d'interception de l'entité, l’Enterprise accueille Spock qui revient de sa retraite sur Vulcain. Spock a été en contact mental avec l'entité, qui se fait appeler V'Ger.
En 2058, l'Humanité, proche de sa fin par manque de ressources, s'est réunie au sein de la Force Spatiale Globale Unie afin de lancer la colonisation spatiale. La famille Robinson, famille d'éminents scientifiques, est envoyée dans l'espace à bord du vaisseau Jupiter 2 pour procéder à la construction d'une porte hyperspatiale à proximité de la planète Alpha Prime afin de lancer la colonisation de celle-ci et sauver l'humanité. Mais le Dr Smith — agent du groupe insurrectionnel terroriste "Sédition Globale", qui veut faire échouer le projet — a réussi à pénétrer dans le vaisseau avant son départ et à saboter le robot responsable de la sécurité de la famille. Ce sabotage conduit le vaisseau à s'écarter de sa trajectoire et à foncer droit sur le Soleil. En ultime recours, l'équipage provoque un saut non contrôlé en hyperespace et se retrouve dans un espace et un temps inconnus, le saut ayant propulsé Jupiter 2 dans le futur et dans un système stellaire totalement inconnu et extrêmement dangereux.
En 2285, au cours de leur mission de sauvetage sur Genesis, l’Enterprise a été détruit. C'est donc aux commandes d'un oiseau de proie Klingon volé que Kirk, Spock, McCoy, Sulu, Uhura, Chekov, Scotty et Saavik sont revenus sur Vulcain.
Deux enfants, Meg et le benjamin mais non moins précoce Charles Wallace, vivent avec leur mère scientifique. Leur père, lui aussi scientifique, a mystérieusement disparu depuis 4 ans.
Suite aux événements d'Alien vs. Predator, un vaisseau spatial Predator gravite autour de la Terre. Il transporte la dépouille du Predator Scar mort au combat, de nombreux tubes en verre contenant chacun un Facehugger et un équipage de trois Predators. Un Chestburster hybride, le Predalien jaillit du thorax du Predator mort. Ayant atteint sa taille adulte, le Predalien tue deux des Predators. Témoin de la mort du deuxième Predator, le troisième tire avec son canon d'épaule sur le Predalien. Il rate sa cible et endommage le vaisseau qui tombe immédiatement vers la Terre. Buddy Benson et son fils Sam (Liam James) qui chassent dans une forêt, assistent à l'écrasement du vaisseau à proximité, se rendent sur place et observent l'épave. Buddy décide rapidement de partir prévenir le shérif. Le dernier Predator, blessé, constate que plusieurs Facehuggers se sont échappés et sont en train de sortir du vaisseau. Il commence à activer sa bombe individuelle d'autodestruction sur sa manchette, mais le Predalien l'achève avant qu'il l'enclenche. Les bruits provenant du vaisseau font peur à Buddy et ils s'éloignent en courant. Sam trébuche et tombe, les Facehuggers les rattrapent, Buddy en abat un. Son bras gauche est éclaboussé par du sang acide du Facehugger, son avant-bras se détache. Un Facehugger s'agrippe au visage de Buddy, puis un autre à celui de Sam. Sur une planète lointaine, le Predator Wolf (Ian Whyte) reçoit le signal de détresse du vaisseau. Il consulte les enregistrements du « journal de bord ». Voyant la créature qui a tué ses congénères, il prend son équipement et décolle immédiatement pour se rendre sur place.
Francis « Frank » D. Corvin, William « Hawk » Hawkins, Jerry O’Neill et Tank Sullivan furent les membres du projet Daedalus, le programme de test de l'U.S. Air Force pour l'exploration spatiale. Leurs espoirs de voyages dans l'espace se sont écroulés en 1958 avec la création de la NASA où l'équipe Daedalus est remplacée par un petit chimpanzé. Aujourd'hui retraités, ils négocient leur retour lorsque le satellite de communication russe Ikon, dans lequel se trouve un module de commande conçu par Frank Corvin, modifie sa trajectoire et menace de s'écraser sur la Terre...
Sur Terre, dans un futur proche, l’ingénieur et astronaute de la NASA Roy McBride s'occupe de la maintenance d'une antenne de 30 km de hauteur. Celle-ci est détruite lors d’une surcharge électrique venue de Neptune, qui cause des ravages également sur Terre.