Zwölf 400 Meter hohe, wie überdimensionierte Schalen von Miesmuscheln aussehende Raumschiffe landen an verschiedenen, über den ganzen Globus verteilten Orten der Erde.

US-Colonel Weber (Forest Whitaker), der den Befehl bekommen hat, ein Militär-Zeltlager einzurichten, von dem aus er das in Montana dicht über dem Boden schwebenden Raumschiff kontrollieren kann, rekrutiert den theoretischen Physiker Ian Donnelly (Jeremy Renner) und die Sprachwissenschaftlerin Dr. Louise Banks (Amy Adams) für die Aufgabe, mit den Aliens Kontakt aufzunehmen.

Alle 18 Stunden öffnet sich an der Unterseite des unbekannten Objekts ein Schacht, in den Menschen mittels Hubwagen hineingelangen können. Vorsichts­halber tragen sie dabei Schutzanzüge und Helme. Durch eine riesige Scheibe sehen sie zwei Außerirdische, die wie riesige, sich auf jeweils sieben Fingern fortbewegende eigenständige Hände aussehen und deshalb Heptapoden genannt werden. Die Forscher reden spaßeshalber auch von Abbott und Costello, nach dem Komiker-Duo Bud Abbott und Lou Costello.

Während Louise Banks eine digitale Tafel benutzt, auf die sie zunächst HUMAN geschrieben hat, sprühen die Aliens ringförmige Zeichen an die durchsichtige Wand. Die Linguistin begreift zwar rasch, dass es sich dabei nicht um eine Lautschrift, sondern um logografische Symbole handelt, aber bis zu einer Verständigung zwischen den Aliens und den Menschen bleibt noch ein mühsamer Weg. Obwohl niemand die Gefahren abschätzen kann, legt Luise Banks vor den Außerirdischen den Schutzanzug ab, und Ian Donnelly folgt ihrem Beispiel. Damit wollen sie Vertrauen schaffen.

Während Louise Banks bis zur Erschöpfung arbeitet, wird sie immer wieder von Bildern ihrer Tochter Hannah (Jadyn Malone, Abigail Pniowsky, Julia Scarlett Dan) bedrängt, die in jungen Jahren an Krebs stirbt.

Nicht alle halten die Außerirdischen für friedlich. Vor allem General Shang (Tzi Ma), der Militärchef der Volksrepublik China, misstraut den Unbekannten. Er stellt ihnen schließlich ein Ultimatum. Falls das in China gelandete Raumschiff nicht bis zum Ablauf der 24-stündigen Frist fort ist, will er es angreifen.

Die ohnehin angespannte Situation spitzt sich weiter zu, als Louise Banks eines der fremden Symbole mit „use weapon“ übersetzt.

Auch in den amerikanischen Medien rufen Scharfmacher dazu auf, Stärke gegenüber den Fremden zu zeigen.

Einige Soldaten aus dem provisorischen Camp in Montana platzieren heimlich und unbemerkt eine Sprengladung im Raumschiff. Während der Zeitzünder läuft, kehren unerwartet Louise Banks und Ian Donnelly noch einmal zurück, um einen weiteren Kommunikationsversuch mit den Aliens durchzuführen. In den Minuten vor der Detonation werden die beiden Heptapoden unruhig. Sie bombardieren Louise Banks und Ian Donnelly mit einem Schwall von Zeichen. Unmittelbar vor der Zündung schleudern die Außerirdischen die beiden Menschen in den Zugangsschacht zurück – und retten ihnen auf diese Weise das Leben.

Nachdem Louise und Ian das Raumschiff verlassen haben, steigt dieses in größere Höhe auf.

Weil die US-Regierung nach dem eigenmächtigen Angriff gegen das Raumschiff mit einem Gegenschlag rechnet, erhält Colonel Weber den Befehl, die Kommunikationsversuche abzubrechen und das Lager zu evakuieren.

Wenn Sie noch nicht erfahren möchten, wie es weitergeht,
überspringen Sie bitte vorerst den Rest der Inhaltsangabe.

Ian findet heraus, dass die Heptapoden mit einer Symbol-Sequenz ausdrückten, sie seien ein Zwölftel der zur Erde gekommenen Gruppe.

Louise geht aus eigenem Antrieb allein hinaus. Das Raumschiff nähert sich erneut der Erdoberfläche und nimmt sie auf. Diesmal trennt sie keine durchsichtige Wand von der Atmosphäre, in der sich die Heptapoden bewegen. Costello teilt ihr mit, dass Abbott bei der Explosion getötet worden sei. Louise fragt, aus welchem Grund und in welcher Absicht die Außerirdischen gekommen seien. Die Antwort lautet: Sie wollten der Menschheit helfen, denn in 3000 Jahren werden sie deren Hilfe benötigen.

Zurück im Lager, bemüht Louise sich weiter darum, die Zusammenhänge zu verstehen. Sie begreift, dass das, was sie mit „Waffe“ übersetzte, auch „Werkzeug“ oder „Geschenk“ bedeuten könnte. Aber es ist zu spät, um die Evakuierung des Lagers aufzuhalten.

Während Louise neben Ian auf den Hubschrauber wartet, der sie wegbringen soll, versteht sie, dass sie durch die Begegnung mit den Außerirdischen die Fähigkeit erlangt hat, sich nicht nur an Vergangenes zu erinnern, sondern auch Zukünftiges vorauszusehen. Sie hat noch gar keine Tochter. Hannah wird erst noch gezeugt. Obwohl Louise bereits weiß, dass Hannah an Krebs sterben wird, entscheidet sie sich für das zukünftige Kind. Zugleich erkennt sie, dass Ian der Vater sein wird.

Bei einem Empfang 18 Monate später – die Aliens haben die Erde inzwischen wieder verlassen – wendet sich General Shang an Louise Banks. Er bedankt sich dafür, dass sie ihn vor Ablauf des Ultimatums auf seinem Privathandy aus Montana anrief und ihn davon abbrachte, die Außerirdischen anzugreifen.