En 1979, une petite ville de l'Ohio est touchée par des événements mystérieux. Un groupe d'adolescents, témoin d'un accident, tente de percer le mystère.
Eté 1979, à Lilian, dans l'Ohio. Joe Lamb, qui a perdu sa mère dans un accident, tourne un film en super 8 avec ses amis près de la gare quand un camion vient se mettre sur les rails et provoque le déraillement d'un convoi militaire. En s'approchant, les adolescent tombent sur leur professeur de biologie, qui leur ordonne de fuir. Peu après cet accident, d'étranges événements se produisent en ville : les chiens errants disparaissent, ainsi que certaines machines et quelques habitants. Cela provoque l'arrivée de l'armée, qui organise l'évacuation de la ville. Mais Joe, accompagné par ses amis, y retourne pour retrouver son amie Alice, qui a disparu à son tour...
Abrams et Spielberg s'associent pour réaliser un divertissement de luxe, qui éveille la nostalgie des années 80.