Alex, un chico socialmente aislado que acaba de perder a su padre en un incendio, asiste de mala gana a un campamento de verano en el sur de California llamado "Rim of the World". Conoce a otros dos "inadaptados": Zhen Zhen, una adorable niña huérfana inicialmente muda, procedente de China, y Dariush, un chico franco de una familia rica. Una tarde, estando en un lago, Zhen Zhen se adentra en el bosque, buscando el mirador que había visto en un cartel del campamento, mientras Alex intenta seguirlo. Se encuentra con Dariush, que está cerca y responde a la llamada de la naturaleza. Dariush intenta, por error, "curar" el miedo a las alturas de Alex haciéndole acercarse al borde de un acantilado, y Gabriel, un chico al que no habían visto antes en el campamento, interviene. Zhen Zhen, al oír la conmoción, vuelve a bajar y se reúne con los chicos. En ese momento, todos reciben textos alarmantes que les aconsejan evacuar inmediatamente la zona.

Mientras se apresuran a regresar, descubren que otros campistas han abandonado el lago y son testigos de cómo naves alienígenas invaden el valle. Los chicos regresan al campamento, y después descubren que el campamento está vacío de gente, todos excepto Conrad, un consejero del campamento. De repente, una nave espacial Dragon que huye de la Estación Espacial Internacional aterriza pesadamente en las cercanías. El astronauta moribundo que se encuentra en el interior de la nave le da a Alex una llave, con instrucciones de que debe llevarla a las instalaciones del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA en Pasadena, y que era la única forma de destruir a los alienígenas. Un alienígena aparece con su "perro" y mata al astronauta. Alex y sus amigos intentan esconderse y Conrad es asesinado, pero los chicos consiguen eludir a los alienígenas y escapar del campamento.

Se dirigen a la oficina del sheriff y descubren a un preso, Lou, que se ha quedado en las celdas. Lou afirma tener un hijo esperándole, por lo que un empático Alex decide liberarlo antes de que el grupo continúe su camino hacia el JPL. Más tarde, el grupo se encuentra con los marines que están evacuando a los civiles. El comandante, agradecido, toma la llave y sube a los niños a un autobús para ponerlos a salvo. Sin embargo, unas naves alienígenas atacan el convoy de vehículos y los soldados mueren, tras lo cual Alex recupera la llave del comandante moribundo y el grupo se pone de nuevo en camino hacia el JPL. Durante la noche, tras refugiarse brevemente en la antigua casa de Gabriel, éste le explica que es un fugado del reformatorio, donde fue ingresado debido a un malentendido en la tienda de su madre, en la que un cliente supuso que Gabriel intentaba robarle el cambio en la caja de seguridad, sin conocer la discalculia de Gabriel. Poco después, son atacados por una banda de individuos enmascarados, liderados por Lou, que se revela como un ladrón asesino y engaña al grupo para que lo libere. Accede a dejar marchar a los chicos, pero sólo si Alex le da la llave, que Lou cree que puede vender en el mercado negro. Alex se niega y Lou intenta matar a Alex con un cuchillo, pero justo antes de que Lou lo ataque, el alienígena del campamento aparece y los ataca a todos. Lou y sus hombres mueren, pero los chicos consiguen escapar tras atrapar al alienígena en una piscina del patio trasero.

Mientras pasean por el bosque, Dariush y Gabriel se pelean y Dariush les revela que su padre ha perdido la concesión de su coche, lo que significa que irá a la cárcel, de ahí la razón por la que Dariush fue colocado en el campamento. De repente, reciben en su transmisor un S.O.S. del médico del JPL al que se le ordenó dar la llave, animándoles a seguir adelante con su viaje. Los chicos entran en un centro comercial y se cambian de ropa. Después, el grupo coge un Ford Mustang en el aparcamiento, que descubren que Zhen Zhen es capaz de conducir, para recorrer rápidamente el resto del camino hasta el JPL, pero son atacados de nuevo por el alienígena que les persigue. Abandonan el vehículo mientras intentan escapar del alienígena y se dan cuenta de que se han dejado la llave en el coche. Dariush intenta ir solo a por la llave, pero es herido por el alienígena en el proceso, pero consigue escapar con la llave. El grupo finalmente llega a las instalaciones del JPL, pero se encuentra con que el doctor está muerto, y su mensaje S.O.S. era sólo el resultado de su sangre goteando en su transmisor. Los chicos consiguen contactar por radio con un general del NORAD, que les explica que la llave contiene información que puede utilizarse para destruir la nave nodriza alienígena en órbita a través de un proyecto de defensa de la Guerra Fría llamado Excalibur. Zhen Zhen va al sótano para poner en marcha los generadores de emergencia, donde es atacada por un perro alienígena, mientras que Alex va al tejado para realinear la antena de comunicaciones, donde es atacado por el alienígena. Zhen Zhen consigue encerrar al perro en el sótano y vuelve a la sala de mando para ayudar a Gabriel y al herido Dariush a introducir las llaves que lanzarán el arma Excalibur.

Zhen Zhen, Dariush y Gabriel evacuan el edificio del JPL, mientras Alex atrae al alienígena a una sala de pruebas de motores y lo mata con el escape del motor. Los adolescentes observan desde el suelo cómo la nave nodriza alienígena estalla en la atmósfera. Alex se reúne con su madre y los niños son celebrados como héroes.