Lanzada en 1977, la sonda espacial Voyager 2 llevaba un disco fonográfico de oro con un mensaje de paz, invitando a las civilizaciones alienígenas a visitar la Tierra. La sonda es interceptada por un planeta alienígena que envía una pequeña nave exploradora para establecer el primer contacto con la Tierra. En lugar de saludar a la nave alienígena, el gobierno estadounidense la derriba. Al estrellarse en Chequamegon Bay (Wisconsin), el único ocupante alienígena, que parece una bola flotante de energía resplandeciente, encuentra el hogar de Jenny Hayden, que acaba de enviudar. Allí, el alienígena utiliza un mechón de pelo de su difunto marido, Scott, para clonar un nuevo cuerpo para sí mismo mientras una aterrorizada Jenny observa. El alienígena «Starman» lleva consigo siete pequeñas esferas de plata que le proporcionan energía para realizar hazañas milagrosas. Utiliza la primera para enviar un mensaje a su pueblo diciendo que la Tierra es hostil y que su nave espacial ha sido destruida. Se pone de acuerdo para reunirse con ellos dentro de tres días. A continuación, utiliza la segunda esfera para crear un mapa holográfico de los Estados Unidos, coaccionando a Jenny para que le lleve al punto de encuentro en Arizona.
Jenny se muestra inicialmente hostil y asustada por él e intenta escapar. Teniendo un conocimiento muy básico del idioma inglés que ha llegado desde el disco de la Voyager 2, el Hombre de las Estrellas aprende a comunicarse con Jenny y le asegura que no quiere hacer daño. Le explica que si no llega al punto de encuentro, el cráter Barringer de Arizona, en tres días, morirá. Comprensiva pero aún recelosa, Jenny le enseña a conducir un coche y a utilizar las tarjetas de crédito para que pueda continuar el viaje sola, pero cuando le ve resucitar milagrosamente a un ciervo muerto, se siente profundamente conmovida y decide quedarse con él. Las autoridades les persiguen por todo el país y, tras estar a punto de ser capturados, Jenny es disparada y herida de gravedad por un agente de policía. Para escapar, el Hombre de las Estrellas choca su coche contra un camión cisterna y utiliza otra esfera para proteger a los dos de la explosión. Se refugian en una casa móvil que está siendo remolcada. Utiliza otra esfera de plata para curar a Jenny. Tras asegurarse de que Jenny se recuperará, el Hombre de las Estrellas procede a hacer autostop hacia Arizona sin ella, pero Jenny consigue alcanzarle mientras él y su conductor son detenidos en un control de carretera. Reunidos, los dos hacen autostop juntos, reanudando su viaje hacia el cráter.
Más tarde, mientras van de polizones en un vagón de tren, la pareja hace el amor. El Hombre de las Estrellas le dice a Jenny «Te he dado un bebé esta noche». Jenny le explica que es infértil y no puede tener hijos, pero él le asegura que ahora está embarazada. Le explica que el bebé será el hijo de su difunto marido, porque él (Starman) es un clon de Scott, pero como también es hijo de Starman, su hijo poseerá todos los conocimientos de Starman y crecerá para ser un maestro. Starman se ofrece a detener el embarazo si ella lo desea, pero la alegre Jenny lo abraza, aceptando el regalo.
La pareja viaja por error demasiado lejos en el tren y llega a Las Vegas. Jenny se da cuenta de que ha perdido su cartera. El Hombre de las Estrellas utiliza una de sus últimas monedas en una máquina tragaperras, que manipula para ganar el bote de 500.000 dólares. Luego compran un coche nuevo para completar su viaje a Arizona.
Mientras tanto, el director de la Agencia de Seguridad Nacional, George Fox, se entera de que la trayectoria de vuelo del Hombre de las Estrellas, antes de ser derribado, era hacia el cráter Barringer. Fox hace arreglos para que el Starman sea capturado por el Ejército, vivo o muerto. El científico del SETI Mark Shermin, otro funcionario del gobierno involucrado en el caso, critica el enfoque de mano dura de Fox y le recuerda que el Hombre Estelar fue invitado a la Tierra. Consternado al enterarse de que Fox planea viviseccionar al alienígena, Shermin resuelve entonces ayudar a escapar al Hombre de las Estrellas en lugar de permitir que Fox lo capture.
Jenny y el Hombre de las Estrellas, ahora moribundo lentamente, llegan al cráter mientras los helicópteros del ejército los persiguen. Justo cuando se ven rodeados, aparece una gran nave espacial esférica que desciende hacia el cráter. La luz rodea a la pareja y el Hombre de las Estrellas recupera la salud al instante. Mientras se prepara para irse, le dice a Jenny que no volverá a verla. Jenny le pide que se la lleve con él, pero él le dice que morirá en su mundo. Entonces le da su última esfera de plata, diciéndole que su hijo sabrá qué hacer con ella. Jenny ve como la nave se aleja.