O capitão Charles T. Baker (Dwayne Johnson) acredita ser o primeiro ser vivo a chegar ao planeta 51. Entretanto, ao pousar, descobre estar enganado. O planeta é habitado por uma grande população de seres verdes, que temem a chegada do alienígena: o próprio capitão. Tendo apenas a ajuda de seu robô Rover e Lem (Justin Long), um novo amigo, o capitão precisa evitar que se torne mais um integrante do Museu de Alienígenas Invasores do planeta 51.