Jeune astronome convaincue de l'existence d'une vie extraterrestre intelligente, Ellie Arroway doit faire face au scepticisme de la communauté scientifique à l'égard du projet "Argus", un programme d'écoute spatiale installé au Nouveau-Mexique qu'elle et son équipe tentent par tous les moyens de sauver. Jusqu'au jour où leurs ordinateurs captent un message rationnel émis non pas depuis la Terre, mais depuis Véga, une lointaine étoile. Ellie se lance alors à coeur perdu dans son déchiffrage, pour découvrir qu'il s'agit des plans d'un véhicule censé permettre à des humains de voyager dans l'espace afin de rencontrer ceux qui nous les ont adressés. Or ces êtres semblent à présent impatients d'établir le contact : ils nous surveillent depuis longtemps, et le moment est peut-être venu pour eux de nous juger...