Des avions de la seconde guerre mondiale sont retrouvés, flambant neufs et sans équipage, dans un désert du Mexique. La nuit, un automobiliste voit d'étranges lueurs dans le ciel. Un petit garçon est enlevé à sa mère et disparaît dans un mystérieux nuage. L'un des témoins, Roy, est obsédé par la vision d'une montagne qu'il sculpte et dessine sans cesse. Lorsqu'il apprend où elle se trouve, il s'y rend et y rencontre Lacombe, un scientifique français spécialiste des OVNIS. La montagne cache une base secrète où un vaisseau spatial va se poser.

Roy Neary (Richard Dreyfuss) : Obsédé par les OVNIs après une rencontre du 3ème type.

Claude Lacombe (François Truffaut) : Scientifique français.

David Laughlin (Bob Balaban) : Assistant de Lacombre.

Barry (Cary Guffey) : Enfant disparu.

Jillian (Melinda Dillon) : Mère de Barry.