En 2122, le remorqueur interstellaire Nostromo retourne vers la Terre lorsque l’ordinateur de bord appelé « Maman » interrompt le trajet et réveille l’équipage maintenu en biostase.
Surpris de ne pas être arrivés à destination, les sept astronautes apprennent qu’un signal sonore inconnu a été capté à mi-chemin, émis depuis un planétoïde du système Binaire Zeta Réticuli. Leur contrat stipulant qu’ils sont tenus d’enquêter sur toute possibilité de vie extraterrestre, ils décrochent la remorque du vaisseau et se rendent sur la petite planète LV-426. L’atterrissage, rendu difficile par le relief, provoque des avaries. Pendant que le lieutenant Ripley, l’officier scientifique Ash, l’ingénieur Parker et le technicien Brett restent à bord pour effectuer les réparations et guider leurs coéquipiers, le capitaine Dallas, l’officier en second Kane et la navigatrice Lambert s’aventurent vers la source du signal.
Ils y découvrent un vaisseau extraterrestre à l’intérieur duquel repose le cadavre fossilisé d’un gigantesque humanoïde. En l’examinant, ils remarquent que des os de son thorax sont éclatés, comme s’ils avaient explosé de l’intérieur. Pendant ce temps, Ripley informe Ash qu’après analyse par l’ordinateur de bord, le signal apparaît être une sorte d’avertissement. Comme les transmissions avec leurs coéquipiers sont interrompues, elle veut aller les avertir. Ash l’en dissuade, lui rétorquant que le temps qu’elle les rejoigne, ils sauront déjà si c’est effectivement un avertissement. À bord du vaisseau extraterrestre, Kane trouve un passage menant aux soutes. Descendant le long d’un filin, il aperçoit des centaines d’objets ressemblant à des œufs. Alors qu’il s’approche de l’un d’eux, celui-ci s’ouvre et éjecte brutalement une créature arachnéenne qui transperce la visière de son casque et s’agrippe à son visage.
De retour au vaisseau, l’équipe reste bloquée dans le sas par Ripley. Elle veut les maintenir en quarantaine pendant 24 heures conformément au règlement pour ne pas contaminer l’ensemble de l’équipage. Comme elle reste sourde aux menaces de Dallas, Ash, de sa propre initiative, ouvre le sas. Kane est ensuite emmené dans l’infirmerie où Dallas et Ash s’ingénient à détacher la créature de son visage. Alors qu’ils commencent à découper une de ses pattes, de l’acide en jaillit qui dissout aussitôt le plancher de l’infirmerie et celui du pont situé en dessous. De peur de tuer Kane et d’endommager la coque du vaisseau, ils décident de ne plus rien tenter. Ash, comme fasciné, commence alors à étudier la créature. Celle-ci meurt quelques heures plus tard, après s’être détachée d’elle-même du visage de Kane.
Le vaisseau réparé, l’équipage décolle et s’arrime à la remorque restée en orbite. Kane se réveille peu après, groggy mais apparemment sauf. Pour fêter l’événement, les astronautes décident de se restaurer avant de reprendre leur voyage en biostase. À peine ont-ils commencé à manger que Kane est pris de convulsions. Son thorax est perforé par une créature reptilienne d’une trentaine de centimètres qui s’extirpe de son corps et s’enfuit. Après avoir éjecté la dépouille de Kane dans l’espace, l’équipage s’emploie à retrouver l’Alien, s’équipant de détecteurs de mouvement et d’aiguillons électriques. Vu la taille du vaisseau, les astronautes décident de se séparer en deux équipes.
Au cours de leurs recherches, Brett, Parker et Ripley détectent quelque chose mais il ne s’agit que de Jones, le chat de l’équipage. Alors que Brett part à sa poursuite pour que l’incident ne se reproduise pas, il est attaqué par l’Alien qui, après avoir mué, a une taille de plus de 2 mètres. Lorsque Parker et Ripley accourent, il s’échappe par une bouche d’aération en emportant le corps de Brett. Informé des événements, Dallas décide de parcourir méthodiquement les gaines d’aération pour repousser l’Alien vers un sas et l’éjecter dans l’espace. Sur le conseil d’Ash, il s’équipe d’un lance-flamme, la plupart des animaux fuyant devant le feu. Mais il ne peut rien contre la rapidité de l’Alien et se fait prendre à son tour. Lambert, paniquée, insiste alors pour qu’ils abandonnent le vaisseau et s’échappent à bord de la navette de secours. Ripley lui répond que c’est impossible car elle ne peut pas transporter quatre personnes.
En consultant l’ordinateur de bord pour trouver une solution, Ripley apprend qu’Ash a reçu secrètement un ordre prioritaire de leur compagnie : ramener la créature sur Terre pour analyse. Toute autre considération est secondaire, y compris la survie de l’équipage. Ash la surprend et l’attaque pour qu’elle ne prévienne pas les autres. Au moment où il tente de l’étouffer, ils sont rejoints par Parker et Lambert. Dans la mêlée qui suit, Parker arrache la tête d’Ash en le frappant avec un extincteur. Le liquide blanchâtre qui s’échappe de son corps leur révèle alors sa nature d’androïde. Encore capable de se jeter sur Parker, il est mis hors d’état de nuire par Lambert qui le pique avec son aiguillon électrique. Espérant qu’il pourra leur dire comment tuer l’Alien, Ripley décide de rebrancher ses circuits. Ash, qui admire la créature, leur explique qu’ils n’ont aucune chance mais tient à leur témoigner sa sympathie. De rage, Parker enflamme les restes de son corps.
Les trois membres restants décident de s’enfuir et de faire exploser le Nostromo. Alors que Ripley prépare la navette de secours, Parker et Lambert vont chercher des bombonnes de fréon nécessaires à leur biostase. Ripley se rappelle soudain qu’ils ont oublié le chat Jones. Elle le retrouve dans la cabine de pilotage du vaisseau et l’enferme dans une cage. Entendant Parker et Lambert crier, elle court leur porter secours mais arrive trop tard. Désormais seule survivante, elle active le système d’autodestruction du vaisseau et se dirige vers la navette avec Jones. En chemin, l’Alien lui barre le passage. L’explosion étant imminente, elle fait demi-tour pour désactiver le système d’autodestruction mais n’y parvient pas. Elle se rue à nouveau vers la navette et découvre le passage libre. Elle attrape la cage de Jones, entre dans la navette et l’éloigne du Nostromo qui est détruit dans une explosion titanesque.
Ripley place Jones dans une couchette et se déshabille pour se mettre en biostase. Elle découvre alors avec effroi que l’Alien s’est caché à bord. Il est étrangement passif, comme endormi. Elle enfile une combinaison spatiale, s’arme d’un pistolet lance-grappin et s’attache à un siège. Puis elle force l’Alien à sortir de sa cachette en déclenchant un jet de gaz. Au moment où il s’apprête à l’attaquer, elle ouvre le sas. La décompression expulse l’Alien, mais il parvient à s’agripper au cadre de la porte. Elle lui tire dessus avec le lance-grappin. L’Alien, blessé, lâche prise, est entraîné dans l’espace, mais la porte du sas se referme et coince le câble du lance-grappin. Retenu par le câble, l’Alien parvient à s’agripper à une tuyère de la navette et commence à se faufiler dedans. Ripley, qui a vu la manœuvre par un hublot, enclenche les moteurs dont la poussée propulse l’Alien dans le vide sidéral. Ripley enregistre un message dans le journal de bord expliquant la destruction du Nostromo et la perte de l’équipage, puis se met en biostase avec Jones pour le voyage de retour vers la Terre.
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