在一個似乎是回憶的場景中，悲傷萬分的露薏絲·班克斯 (艾美·亞當斯 飾)正照看著她在病床上的女兒，她的女兒將在12歲時死於一種無法治療的疾病。
鏡頭轉到現在這個時間點，露薏絲是一名頂尖的多種語言學者並在大學授課。某日，12艘不知從何而來的貝殼狀太空船突然降臨於地球上，造成人類社會巨大的騷動。其中一艘位於美國蒙大拿州，美國政府便派遣一支混合軍人與科學家的團隊駐點調查。陸軍上校韋伯要求露薏絲與物理學家伊恩·唐納利(傑瑞米·雷納 飾)加入這個團隊，以解構外星人的語言並互相溝通，進而了解他們是誰、來自何處以及為何來到地球，也要研究他們擁有的科技。
露薏絲與伊恩跟隨團隊進入太空船中，與兩個只能看到一部分外觀的外星人隔著玻璃進行接觸。團隊稱那兩個外星人為「七肢體」，伊恩把兩名外星人分別暱稱作「阿波特」和「科斯特洛」。當露薏絲判斷光是兩方皆使用彼此都陌生的語言無法有所進展時，她引導外星人使用他們的文字作為書面語言，進而得知外星人的文字是一種複雜的圓形符號，於是她開始學習那些符號相對應的涵義。隨著她對外星文字逐漸熟悉，她開始產生自己與一名似乎是她女兒的小女孩親暱互動的清晰幻象。
當世界局勢變得越來越動盪不安，各國彼此間的試探猜忌也逐漸加深，露薏絲被指示要在仍未精確了解對方文字涵義的情況下直接問外星人來地球的目的時，他們用符號的回答似乎是：「提供武器」，而其它地點接收到類似的翻譯為「使用武器」。由於擔憂外星人是在教唆不同人類國家之間互相殘殺，導致各國決定關閉彼此間的通訊網，以中國尚將軍為首的強硬派更主張應該消滅這些可能來意不善的外星人以保障人類整個種族的安危。然而，露薏絲卻認為那個被解作「武器」的符號可能有另一個翻譯，如同英文中一個單字會有許多不同意思，有可能是「工具」或「技術」。
一些私自行事的美軍士兵在太空船內放置定時炸彈，不知情的露薏絲和伊恩重新進入太空船跟「阿波特」和「科斯特洛」再次溝通，外星人突然給他們一個範圍更大、更複雜的訊息。當發生爆炸時，「阿波特」把露薏絲和伊恩從太空船裡彈出，使他們免受爆炸傷害。事件發生後，駐點團隊被美國政府指示撤離營地，因為那時太空船已上升到無法接觸的高空。伊恩解讀出爆炸前獲得的那些大量訊息跟空間概念有關，其所要表達的是這艘太空船隻是1/12，他跟露薏絲認為外星人一定是希望人類各國彼此團結合作。
此時，尚將軍通知全世界中國的軍隊正準備攻擊在上海的太空船，俄羅斯也打算跟進使用武力對付在其境內的太空船。露薏絲被外星人派遣小型移動艙單獨迎接進入太空船，她不再隔著玻璃與對方接觸，而是面對面看到了「科斯特洛」和其全貌，他用符號告訴她「阿波特」被爆炸波及正在死去。露薏絲問及有關她所看見的小女孩的幻象，「科斯特洛」說明她的「幻象」是「預見未來」。「科斯特洛」解釋，他們來到地球是分享他們的文字作為給人類的「禮物」，這就是他們所指的「工具」或「技術」而不是「武器」，這些文字可以改變心靈思維對時間的感知，隨著逐漸熟悉使用便可以「預見未來」。「科斯特洛」告訴露薏絲3000年後的未來，他們種族會需要人類的幫助以作為分享文字的回報，這就是他們來地球的目的。「科斯特洛」要求露薏絲利用她的「武器」— 她看到未來的能力，來解決現在的局面。
露薏絲返回正在撤離的營地後，她有了一個新的幻象。幻象情景發生18個月後，她在聯合國的晚宴上接受尚將軍的感謝，尚將軍告訴露薏絲她說服了他停止攻擊行動，更促使人類團結起來互相交流分享。他說露薏絲當時是撥通了他的私人電話聯繫到他本人，同時尚將軍給她看她當時撥通的號碼，他說他知道他一定要這樣做但不知道原因。露薏絲了解幻象要傳達的意思，於是盜用了營地的衛星電話致電給尚將軍，當她為自己不知道該說甚麼著急時，她的幻象持續出現。尚將軍進一步說明露薏絲是假借他的亡妻託夢給她並以國語覆述他妻子臨終的遺言而成功說服了他，同時在她耳邊重念了整段話的內容。於是，露薏絲依照從幻象聽到的話念給尚將軍聽。最後，尚將軍的攻擊計劃叫停，接著以中國主動分享其所擁有的外星人資訊為首，所有國家陸續恢復聯絡互相分享交流，各地的太空船也同時從地球上消失。
片尾，伊恩向露薏絲表白他對她的愛，露薏絲跟著預見了伊恩將會成為她幻象中的女兒漢娜的父親，她也預見了漢娜會在12歲時因不治之症死去。露薏絲會在漢娜8歲時告訴伊恩這個事實，而無法承受將會失去女兒的悲痛的伊恩，會指責露薏絲不該明知結局如此卻還彼此結合生下漢娜，更因此離她們母女而去。
最後露薏絲在伊恩的擁抱中，預見了伊恩會在兩人攜手共度人生時問她是否想要個孩子，她會回答說好。