앨리 에로위(조디 포스터)는 어렸을 적 외계인으로부터 교신을 받은 기억을 지니고 사는 소녀이다. 그녀는 성장하면서도 계속 그 믿음을 지녀 밤마다 모르는 상대와의 교신을 기다리며 단파 방송에 귀를 기울인다. 아버지가 돌아가신 후 자신이 찾고자 하는 절대적인 진리의 해답은 과학에 있다고 믿게 된다. 엘리는 대학에 들어가 우주의 외계 생명체의 존재를 찾아내는 것을 궁극적 삶의 목표로 삼게 된다. 엘리는 그 방면의 연구에 매달려 일류 과학자가 되지만 그녀의 지나치게 편향적인 태도는 주위로부터 따돌림을 당하게 된다. 그러나 엘리는 일주일에 몇 시간씩 위성을 통해 외계지능생물의 존재를 계속 탐색한다. 그리고 교신기를 완성하여 그녀가 그 교신의 첫 시도를 했을 때 외계인을 만나고 돌아온다. 그러나 아무도 그녀를 믿지 않자, 그녀는 자신의 이야기를 증명하려 온갖 노력을 기울인다.