Als vor tausenden von Jahren ein Asteroid auf der Erde einschlug, hinterließ dieser einen tiefen Krater und jede Menge extraterrestrisches Geröll. Dort, im Amerika der 1950er-Jahre, reisen Schüler mit ihren Eltern quer durch das Land in die abgelegene Wüstenstadt Asteroid City, wo der Junior-Stargazer-Kongress stattfindet. Neben den Familien folgen auch Astronomen, Lehrer und das Militär dem Ruf dieses Großevents.
Doch statt des eigentlich geplanten wissenschaftlichen Wettbewerbs kommt es zu unerwarteten weltverändernden Ereignissen, die Chaos und Verwirrung stiften – wie das halt so ist, wenn plötzlich ein Alien auftaucht. Das Militär fackelt nicht lange und erklärt Asteroid City kurzerhand zur Sperrzone.
Niemand kommt mehr rein, aber eben auch nicht mehr raus – auch Mitch Campbell, seine vier Kinder und sein Schwiegervater nicht. Also machen sie das Beste draus. Für Mitch heißt das, Freundschaft mit einer ebenfalls festsitzenden Schauspielerin zu schließen.