Nach einem Handtaschendiebstahl in der Grand Central Station in New York greift eine Polizeistreife einen Mann (Kevin Spacey) auf, der weder Gepäck noch Fahrkarte bei sich hat und behauptet, nicht mit dem Zug gekommen zu sein. Die Sonnenbrille will er nicht abnehmen, weil es auf der Erde für ihn zu hell sei. Er komme von K-Pax, einem anderen Planeten, behauptet er.

Der Verdacht, dass er unter dem Einfluss eines Halluzinogens steht, erhärtet sich nicht: Seine Blutwerte sind völlig normal. Am Psychiatric Institute of Manhattan versucht Dr. Mark Powell (Jeff Bridges), eine Diagnose zu stellen. Er heiße Prot, sagt der unfreiwillige Patient, sei mehr als 300 Jahre alt und vor vier Jahren und neun Monaten von K-Pax gekommen, einem 1000 Lichtjahre entfernten Planeten, der im Sternbild der Leier (Lyra) die beiden Sonnen Agape und Satura umrundet. Gereist sei er tachyonisch, sechsmal schneller als Licht. Während er auf K-Pax so aussehe wie die Lebewesen dort, habe er auf der Erde der Einfachheit halber menschliche Gestalt angenommen. Die Menschheit betrachte man auf K-Pax, wo die Zivilisation viel weiter fortgeschritten sei, als „frühe Stufe der Evolution mit ungewisser Zukunft“. Auf K-Pax gibt es weder eine Regierung noch Gesetze oder Familien. Sex zwischen K-Pax-Bewohnern sei äußerst schmerzhaft und mit Übelkeit verbunden.

Dr. Powell bittet den mit ihm befreundeten Astrophysiker Steve (Brian Howe), eine Reihe von schwierigen Fragen über die Gestirne im Sternbild Leier aufzuschreiben. Prots Antworten verblüffen den Wissenschaftler, und er fordert Dr. Powell auf, mit seinem Patienten in ein Planetarium zu kommen. Einige führende Astronomen werden Zeuge, wie der vermeintliche Irre Rotationsabweichungem im Sternbild Leier erklärt, die ihnen zwar bereits aufgefallen waren, deren Ursache jedoch bisher niemand auf der Erde kannte.

Obwohl Prot sich das Wissen der Menschheit angeeignet hat und Dr. Powell beispielsweise Einzelheiten von Einsteins Relativitätstheorie erklären kann, weiß er nicht, dass man eine Banane ohne Schale isst. Fleisch verschmäht er; am liebsten mag er Obst.

Mit unerschütterlicher Ruhe beantwortet Prot die Fragen des Psychiaters: Es scheint ihm nicht wichtig zu sein, ob man ihm glaubt oder nicht.

Der Psychiater fühlt sich ausgebrannt. Während er seinen Patienten geduldig zuhört, ist er zu Hause mit den Gedanken in der Klinik und achtet nicht darauf, was seine Ehefrau Rachel (Mary McCormack) ihm erzählt. Auch für die gemeinsamen Kinder Josh, Gabby und Nathalie (Brandon Depaul, Natasha Dorfhuber, Tess McCarthy) nimmt er sich nicht genügend Zeit, und Michael (Aaron Paul), dem einundzwanzigjährigen Sohn aus seiner erster Ehe, schickt er zum Geburtstag einen Scheck, aber sonst hat er keinen Kontakt mehr mit ihm. Durch den jahrelangen Umgang mit Geistesgestörten wurde Dr. Powell zum abgestumpften Zyniker, aber Prot verblüfft ihn und er denkt darüber nach, ob es sich bei ihm vielleicht wirklich um einen Außerirdischen handeln könnte. Seine Vorgesetzte Dr. Claudia Villars (Alfre Woodard) kritisiert seine zu große Nähe und Anteilnahme in diesem Fall, aber Dr. Powell wehrt sich dagegen, den Patienten abzugeben. Staunend beobachtet er, dass es Patienten wie Howie (David Patrick Kelly) und Ernie (Saul Williams) nach Gesprächen mit Prot besser geht. Prot, der keinen Unterschied zwischen Arzt und Patient kennt, macht selbst Dr. Powell auf Macken aufmerksam.

Auf fünf Jahre ist Prots Aufenthalt auf der Erde befristet. Vor seiner Rückkehr zu K-Pax wolle er sich noch im Norden der Erde umschauen, kündigt er Dr. Powell an. Und nachdem er drei Tage lang aus der geschlossenen Anstalt spurlos verschwunden ist, taucht er wieder auf und behauptet, in Neufundland, Grönland und Island gewesen zu sein.

Unter Hypnose erinnert Prot sich offenbar an ein schreckliches Ereignis im Juli 1996, also vor knapp fünf Jahren. Er sei damals zur Erde gekommen, um seinem Freund beizustehen, dessen Namen er nicht nennen will. Dieser Freund bediente in einem Schlachthof den Bolzenschussapparat. Prot musste zusehen, wie er zum Fluss ging, sich auszog und ertränkte.

In Zusammenarbeit mit der Polizei findet Dr. Powell heraus, dass sich am 28. Juli 1996 ein Schlachthof-Arbeiter namens Robert Porter ertränkte. Er fliegt hin und lässt sich vom Sheriff (William Lucking) eine Hütte zeigen, die Porter gehört hatte. Dort wurden Porters Ehefrau Sara (Kateri Walker) und seine Tochter Rebecca (Katya Abelski) von einem Einbrecher (Scott Lincoln) überfallen und ermordet. Porter erwischte ihn noch in der Hütte und brach ihm das Genick. Dann scheint er sich im Fluss ertränkt zu haben, denn am Ufer wurde seine Kleidung gefunden und er tauchte nie wieder auf. Handelt es sich bei Prot und Robert Porter um dieselbe Person?

Am Tag seiner geplanten Rückkehr zu K-Pax feiert Prot mit den anderen Patienten im Psychiatric Institute of Manhattan eine Abschiedsparty. Genau zur angekündigten Minute bricht er zusammen und verfällt dauerhaft in Katatonie. Von Bess (Melanee Murray), der Patientin, von der Prot gesagt hatte, sie dürfe ihn auf der Rückreise zu K-Pax begleiten, fehlt jede Spur. Dr. Powell kümmert sich um den Patienten, der auf nichts reagiert, schiebt ihn im Rollstuhl herum und erzählt ihm Neuigkeiten.

Außerdem verabredet er sich nach vielen Jahren erstmals wieder mit Michael und nimmt sich vor, seiner Familie mehr Zeit zu widmen.