Ellie Arroway, radioastronome passionnée depuis l'enfance par la recherche d'une vie extraterrestre intelligente, capte un signal mathématique complexe en provenance de l'étoile Véga. Ce message, qui s'avère contenir les plans d'une machine capable de transporter un être humain à travers l'espace, déclenche une onde de choc scientifique, politique et religieuse mondiale. Ellie doit batailler pour être celle qui effectuera ce voyage extraordinaire, tout en confrontant ses convictions scientifiques rationnelles à des questions existentielles et spirituelles qui dépassent toute explication empirique.