La nave espacial de transporte comercial USCSS Nostromo viaja desde el planeta Thedus de vuelta a la Tierra con un enorme remolque con 20 millones de toneladas de mena, llevando a los siete miembros de su tripulación en sueño criogénico. Al recibir una transmisión de origen desconocido proveniente de un planetoide cercano, el ordenador central de la nave, "Madre", despierta a la tripulación, quienes creen estar cerca de la Tierra.8 Sin embargo, los tripulantes se percatan de que la nave viaja por una región de la galaxia que no es el Sistema Solar. El capitán Dallas (Tom Skerritt) reúne a la tripulación para comentarles que la computadora cambió el rumbo de la nave para acudir a una transmisión de origen desconocido recibida cada doce segundos y que Madre la identifica como una señal de SOS. Dallas asume la responsabilidad de investigar dicha transmisión y, con la ayuda del oficial científico Ash (Ian Holm), persuade al resto del equipo para que colabore. Por cálculos de la trayectoria de la nave descubren que están en el sistema extrasolar Zeta II Reticuli, en los límites conocidos de astronavegación por los humanos y con rumbo desconocido. Finalmente, el Nostromo llega a una luna de un planeta gigante gaseoso, desconocido y anillado. En ello, la tripulación desengancha la Nostromo del remolque y desciende al planetoide, ya que es de allí de donde proviene la transmisión; en su aterrizaje, la nave sufre algunos daños. El capitán Dallas, el oficial ejecutivo Kane (John Hurt) y la navegadora Lambert (Veronica Cartwright) salen a la superficie del planetoide a investigar el origen de la señal, mientras que la suboficial Ellen Ripley (Sigourney Weaver), Ash (Ian Holm) y los ingenieros Brett (Harry Dean Stanton) y Parker (Yaphet Kotto) se quedan en la nave para monitorizarlos y hacer reparaciones.
Dallas, Kane y Lambert descubren que la señal viene de lo que parece ser una nave espacial alienígena varada hace tiempo. Dentro encuentran los restos fosilizados de un gran alienígena sentado en la silla del piloto, con un boquete en su abdomen perforado de dentro afuera. Mientras tanto, Ripley ordena a "Madre" una minuciosa decodificación binaria de la transmisión para su correcta reinterpretación y, durante la actividad, Ripley se percata de que es una señal de advertencia y no de socorro como hizo pensar "Madre". Dentro de la nave alienígena, Kane descubre una enorme cámara llena de numerosos huevos, uno de los cuales libera una criatura alienígena que se adhiere a su casco, rompiendo su visor y dejándolo inconsciente. Dallas y Lambert lo llevan hasta la Nostromo, donde Ash les permite entrar desaconsejando el protocolo de cuarentena propuesto por Ripley. Allí intentan arrancar a la criatura del rostro de Kane, descubriendo que su sangre es extremadamente corrosiva. Finalmente, la criatura se desprende por sí sola y cae muerta. Con la nave reparada, la tripulación despega, acopla el remolque y emprende el viaje hacia la Tierra.
Kane despierta aparentemente ileso, pero durante una comida antes de entrar en hipersueño comienza a asfixiarse convulsamente hasta que un ser emerge violentamente de su pecho, matándolo y ocultándose en la nave. Al no tener armas convencionales, la tripulación intenta localizar y capturar a la criatura con sensores de movimiento, armas de electrochoque y lanzallamas. Brett sigue al gato de la tripulación, llamado Jones, hasta una sala en la que encuentra a la ya desarrollada criatura, que lo ataca antes de desaparecer por los conductos de ventilación de la nave.
Dallas entra en los conductos con la intención de forzar al alienígena a entrar en una esclusa donde pueda ser expulsado al espacio, pero el ser le tiende una emboscada. Lambert implora a la tripulación restante que escapen en una lanzadera, pero Ripley, siguiente al mando, lo deniega, alegando que la lanzadera no aguantaría a cuatro personas. Accediendo al ordenador de la nave, Ripley descubre que Ash recibió las órdenes de llevar la nave hasta su corporación propietaria con el alienígena dentro, a expensas de lo que le pudiese ocurrir a la tripulación. Ash la ataca, pero Parker interviene y le golpea con un extintor, arrancando de cuajo su cabeza y demostrando que Ash es un androide. Antes de ser incinerado, Ash notifica que los restantes tripulantes no sobrevivirán. Más tarde, éstos idean un plan para activar el sistema de autodestrucción de la Nostromo y escapar en la lanzadera, pero Lambert y Parker son asesinados por la criatura mientras van a por los suministros necesarios para ello.
Ripley inicia la secuencia de autodestrucción y se dirige a la nave con el gato Jones, pero encuentra al alienígena bloqueando su camino. Sin éxito, la suboficial intenta abortar la autodestrucción, volviendo a la compuerta de la lanzadera; pero, para su alivio, el ser ya no se halla allí y la suboficial logra escapar en la cápsula antes de que la Nostromo explote. Mientras se prepara para entrar en hipersueño, Ripley descubre que la criatura se encuentra con ella en la lanzadera. Tras ponerse un traje espacial, Ripley despresuriza la nave abriendo la escotilla para lanzar al ser al espacio. Ripley lanza un gancho contra él, mandándolo fuera; pero el cable del mismo atasca la puerta y el alienígena se mantiene agarrado a él. La criatura trata de introducirse en la nave por un motor, pero Ripley lo activa y el impulsor envía al alienígena al espacio, acabando finalmente con él. Tras ello, Ripley y el gato entran en hipersueño y se preparan para su viaje de vuelta a la Tierra.
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