宇宙无人探测器“朝圣者七号”（Pilgrim 7）在火星表面上执行完土壤采集任务后，即将飞回国际太空站进行对接，探测器中也载有一块可能存有一只外星生命样本的土壤。但在返航途中，朝圣者七号受到小型陨石撞击而受损严重，即将全速飞往地球的方向。国际太空站上的美国太空人洛伊·亚当斯通过操纵太空站手臂而成功接住朝圣者七号，而天体生物学家修·德瑞通过研究所采集到的土壤后，在里面发现一只休眠中的细胞生物；在它经过几天生长成为一只多细胞生物后，一间被选中的美国小学以校名将生物命名为“卡文”（Calvin）。
几天过去，实验室发生氧气泄漏事故，导致卡文进入休眠，逐渐跟卡文产生感情的修试图用电击将它击醒，但卡文却于一瞬间缠住修的手不放，甚至变得具有敌意，当场弄碎修的手骨使其昏迷不醒。卡文拿起带刺的电击工具穿透隔离手套逃出隔离罩，甚至以覆盖吸食形式吃掉一只实验白老鼠后开始生长成型。洛伊找准时机进入研究室救出修，但卡文抱住洛伊的腿，迫使医护人员大卫·乔登将他一同隔离其中。洛伊试图用喷火器将它烧死却没奏效，当喷火器能源耗尽后，卡文直接爬进洛伊的嘴中、吸食他的内脏等器官而杀死他。负责太空站隔离工作的米兰达·诺斯持续不准让其他人进入隔离舱，卡文爬出洛伊身体后又增大一倍，最后趁实验室自动灭火系统启动期间通过一个管道逃出实验室；修醒后推断是无氧气的火星才让卡文持续休眠直到现在。
卡文通过太空站管道四处逃窜，破坏通讯系统使太空站和地球失联，指挥官凯特·戈洛夫金娜被迫穿太空衣到外围修复通讯系统。但卡文刚好爬到外围袭击她并破坏她太空衣，导致凯特的太空衣内部开始泄漏冷却剂。她虽然尽全力想回去太空站内部，但预料到缠著她不放的卡文也会跟著她一同回去内部，最后选择反锁舱门后被困在太空衣里溺亡，遗体则飘向太空。但卡文于她死后第一时间跳回空间站试图通过推进器回到内部，即使系统工程师村上翔试图启动推进器防止它回来，但害怕他们将没有足够燃料等待救援舱过来，因此只能任由卡文回到空间站里。
剩下的人决定将他们自己隔离在一间舱里，解除外部氧气好让卡文自行进入休眠，但修对自己电醒卡文一事感到抱歉后，突然进入心搏停止状态，而众人查看才发现卡文其实一直在进食修的残疾腿部。修随即死去，其他人开始远离卡文，落后的翔只能及时进睡眠舱中躲避；米兰达和乔登成功透过修的遗体诱使卡文困入单独区域中。这时，地球接收到一部分传出去的求救信号后，发射出联盟号飞船作为失效安全措施，将整座太空站往外太空推行；米兰达供述这是她所编写的最后防火墙规程。得知联盟号停靠的翔为了回去见妻小，纵身前去联盟号过程中不慎打开关卡文的舱门，途中氧气泄漏使太空舱破损，让翔和联盟号驾驶员集体被吸进太空中丧生。仅剩两人的乔登和米兰达发现太空站目前位于衰减轨道上，乔登决定牺牲自己将卡文引至一架救生舱里，认为只能这样才能防止卡文到地球。
两人换衣到各自的救生舱后，乔登成功将卡文引至自己的舱里，最后被卡文一点一点地用触手包裹起来。米兰达靠救生舱黑匣子录音作为保险，提醒地球关于卡文是敌类外星生物、以及除她在外的太空人均丧生的消息。但两者脱离太空站不久，米兰达的救生舱不慎撞上太空站碎片而系统失灵，甚至失控直往外太空漂走，孤立无援的她仅能在太空中绝望地呼喊。乔登因全身被卡文彻底封死，完全不能改变救生舱航道至外太空，并直接进入大气层降落至越南一带的海面上。两名经过的越南渔民因听不懂乔登的警告而打开舱门，周围还有其他渔船开过来，让卡文在无预警的情况下抵达地球。