L’astronauta americà, Capità Charles “Chuck” Baker, aterra al Planet 51 convençut de ser la primera persona que trepitja el planeta. Sorprenentment, però, el territori està habitat per uns simpàtics individus de color verd que viuen feliçment en un món de jardinets delimitats per tanques de fusta pintades de blanc que ens recorda els innocents i feliços anys 50 als Estats Units, on l’única por era ser envaït pels alienígenes... com en Chuck! Amb l’ajuda del seu company-robot Rover i el seu nou amic Lem, haurà d’amagar-se i escapar-se per tal de no convertir-se en part de la col•lecció permanent del Museu Espacial d’Alienígenes Invasors de Planet 51.