El film comienza cuando un transbordador espacial estalla en el espacio y sus restos caen esparcidos por todo el territorio estadounidense. Una extraña sustancia aparece adherida a los restos y quienes toman contacto con ella comienzan a tener extraños comportamientos.

El Gobierno no quiere despertar una ola de pánico. Mientras, la psicóloga Carol Bennell (Kidman) comienza a ver extraños movimientos entre sus pacientes. Una mujer dice estar convencida de que su esposo fue reemplazado por otra persona, por ejemplo. Y el propio hijo de Carol aparece con una extraña sustancia en sus manos que parece tener vida propia.

Carol comparte sus miedos con su colega Ben Driscoll (Craig) y a medida que la extraña enfermedad se va extendiendo, descubren que se trata de una forma de vida extraterrestre que ataca a los humanos mientras duermen. Es una sutil invasión que amenaza la vida en la Tierra y sólo Carol parece conocerla.

El film es en rigor la cuarta versión de La invasión de los Usurpadores de cuerpos, de Don Siegel y basada en una novela de Jack Finney. Que en su tiempo era una metáfora del miedo al comunismo. En los 70, fue vuelta a filmar por Philip Kaufman, y a fines de los 80, por Abel Ferrara.

Esta nueva versión tiene como protagonista a una mujer. Según Kidman, "el centro de la historia es el esfuerzo del personaje por salvar a su hijo". El film también cambia de ubicación: en lugar de un pueblito o una ciudad menor de los Estados Unidos, esta versión a todo lujo transcurre en pleno Washington D.C.