Rumsonden Voyager 2, der blev sendt ud i 1977, havde en guldfonografisk disk med et budskab om fred, der inviterede fremmede civilisationer til at besøge Jorden. Sonden bliver opsnappet af en fremmed planet, som derefter sender et lille spejderfartøj af sted for at etablere den første kontakt med Jorden. I stedet for at hilse på det fremmede fartøj skyder den amerikanske regering det ned. Da det enlige rumvæsen styrter ned i Chequamegon Bay, Wisconsin, finder den nyligt enkefru Jenny Hayden, der ligner en svævende kugle af glødende energi, sit hjem. Her bruger rumvæsenet en hårlok fra hendes afdøde mand, Scott, til at klone en ny krop til sig selv, mens en skrækslagen Jenny ser til. Rumvæsnet “Starman” har syv små sølvkugler med sig, som giver energi til at udføre mirakuløse bedrifter. Han bruger den første til at sende en besked til sit folk om, at Jorden er fjendtlig indstillet, og at hans rumskib er blevet ødelagt. Han aftaler at mødes med dem om tre dage. Derefter bruger han den anden kugle til at skabe et holografisk kort over USA og tvinger Jenny til at tage ham med til mødestedet i Arizona.
Jenny er i begyndelsen både fjendtlig og bange for ham og forsøger at flygte. Starman, der har en meget grundlæggende forståelse af det engelske sprog, som stammer fra Voyager 2-disken, lærer at kommunikere med Jenny og forsikrer hende om, at han ikke vil hende noget ondt. Han forklarer, at hvis han ikke når frem til mødestedet, Barringer-krateret i Arizona, inden for tre dage, vil han dø. Jenny er sympatisk, men stadig på vagt, og lærer ham at køre bil og bruge kreditkort, så han kan fortsætte rejsen alene, men da hun oplever, at han på mirakuløs vis genopliver en død hjort, bliver hun dybt bevæget og beslutter sig for at blive hos ham. De bliver forfulgt af myndighederne på tværs af landet, og efter at de næsten er blevet fanget, bliver Jenny skudt og livsfarligt såret af en politibetjent. For at undslippe kører Starman deres bil ind i en benzintank og bruger en anden kugle til at beskytte de to mod eksplosionen. De søger tilflugt i et mobilhome, der er ved at blive bugseret. Han bruger endnu en sølvkugle til at helbrede Jenny. Efter at være blevet forsikret om, at Jenny vil komme sig, fortsætter Stjernemanden med at blaffe mod Arizona uden hende, men det lykkes Jenny at indhente ham, mens han og hans chauffør bliver stoppet ved en vejspærring. De to genforenes, og de to blaffer sammen og genoptager deres rejse mod krateret.
Senere, mens de er stuvet væk på et godsvognstog, elsker de to. Stjernemanden siger til Jenny: “Jeg gav dig et barn i aften”. Jenny forklarer, at hun er ufrugtbar og ikke kan få børn, men han forsikrer hende om, at hun nu er gravid. Han forklarer, at barnet vil være søn af hendes døde mand, fordi han (Stjernemanden) er en klon af Scott, men da han også er et barn af Stjernemanden, vil deres søn besidde al Stjernemandens viden og vokse op og blive lærer. Starman tilbyder at stoppe graviditeten, hvis hun ønsker det, men den glade Jenny omfavner ham og tager imod gaven.
Parret rejser ved en fejltagelse for langt med toget og ankommer til Las Vegas. Jenny opdager, at hun har mistet sin pung. Stjernemanden bruger en af deres sidste 25 cent i en spilleautomat, som han manipulerer for at vinde jackpotten på 500.000 dollars. Derefter køber de en ny bil for at fuldføre deres rejse til Arizona.
I mellemtiden erfarer direktøren for National Security Agency, George Fox, at Stjernemandens flyvebane, inden han blev skudt ned, gik mod Barringer-krateret. Fox sørger for, at Starman bliver fanget af hæren, død eller levende. SETI-forskeren Mark Shermin, en anden regeringsembedsmand, der er involveret i sagen, kritiserer Fox’ hårdhændede fremgangsmåde og minder ham om, at Starman blev inviteret til Jorden. Shermin er forfærdet over at høre, at Fox planlægger at levendegøre rumvæsnet, og beslutter derefter at hjælpe Stjernemanden med at flygte i stedet for at lade Fox fange ham.
Jenny og den nu langsomt døende Stjernemand når krateret, mens hærens helikoptere forfølger dem. Netop som de er omringet, dukker et stort, kugleformet rumskib op og stiger ned i krateret. Lyset omgiver parret, og Starman bliver øjeblikkeligt rask igen. Da han gør sig klar til at tage af sted, fortæller han Jenny, at han aldrig vil se hende igen. Jenny beder ham om at tage hende med sig, men han siger, at hun vil dø i hans verden. Han giver hende derefter sin sidste sølvkugle og fortæller hende, at deres søn vil vide, hvad han skal gøre med den. Jenny ser på, mens skibet tager af sted.