アメリカ南西部、砂漠の街、アステロイド・シティ。そこで開かれる、ジュニア宇宙科学大会に集まった5人の天才的な子どもたちとその家族。母を亡くしたことを子どもたちに言えない父親、シングルマザーの女優。それぞれが様々な想いを抱えつつ大会は幕を開ける。そして、まさかの宇宙人到来！？街は封鎖され、軍は宇宙人の事実を隠蔽しようとし、子どもたちは外部へ情報を伝えようと試みる。果たしてアステロイド・シティは一体どうなる！？