Na noite de 4 de julho de 1978, em Fort Lauderdale, Flórida, David Freeman, de 12 anos, caminha pela floresta para pegar seu irmão mais novo de 8 anos, Jeff, na casa de um amigo quando ele acidentalmente cai em um barranco e é derrubado inconsciente. Quando ele chega, descobre que já se passaram oito anos e que estamos em 1986. A polícia fica chocada ao ver David caber exatamente a mesma foto em um cartaz de uma criança desaparecida, não tendo envelhecido nada. David está reunido com seus pais idosos e o agora de 16 anos Jeff.
Meanwhile, uma nave espacial alienígena cai através de linhas de energia e é prontamente capturada pela NASA. David é levado ao hospital para testes, onde as suas ondas cerebrais revelam imagens da nave espacial. O Dr. Louis Faraday, que a tem estudado desde a sua chegada, convence David a vir a uma instalação de pesquisa da NASA por apenas 48 horas para testes extras, prometendo-lhe que podem ajudá-lo a aprender a verdade sobre o que lhe aconteceu. Lá, o Dr. Faraday descobre que a mente de David está repleta de manuais técnicos alienígenas e cartas estelares que cobrem extensões da galáxia muito além da pesquisa da NASA. Diz aos cientistas que ele foi levado para um planeta chamado Phaelon, a 560 anos-luz de distância, em pouco mais de 2,2 horas. Eles percebem que ele experimentou uma dilatação temporal severa como resultado de ter viajado mais rápido que a velocidade da luz, explicando porque oito anos se passaram na Terra, mas não para ele. Ele é incapaz de compreender o que o Dr. Faraday lhe diz e foge da sala, fazendo com que o Dr. Faraday decida manter David confinado para terminar sua investigação, quebrando severamente sua promessa de 48 horas.
Na manhã seguinte, após uma comunicação telepática da nave espacial, David embarca secretamente e encontra seu comandante robótico, “Trimaxion Drone Ship” (ou “Max” para abreviar), que se refere a David como o “Navegador”. Depois que eles escapam das instalações, Max diz a David que sua missão era viajar através da galáxia, coletar espécimes biológicos, levá-los a Phaelon para análise, e depois devolvê-los às suas casas. Os cientistas de Phaelon descobriram que os humanos usam apenas 10% do seu cérebro e, como experiência, encheram o restante do de David com informações diversas. Isso inclui todas as cartas estelares descobertas pelos astrônomos de Phaelon, algumas das quais foram mostradas aos cientistas da NASA durante o interrogatório de David. Max então o devolveu à Terra, mas não o levou de volta ao seu próprio tempo, tendo determinado que seria improvável que um humano sobrevivesse a uma viagem no tempo. Antes de sair da Terra, Max acidentalmente travou a nave espacial, apagando todas as cartas estelares e dados do computador. Portanto, ele precisa da informação no cérebro de David para voltar para casa.
Enquanto Max programa a nave espacial para uma transferência mental, David é mostrado os outros espécimes alienígenas restantes a bordo, e se liga a um “Puckmaren”, uma pequena criatura parecida com um morcego que é a última de sua espécie depois que um cometa destruiu seu planeta. Max realiza a transferência de mente em David para readquirir as cartas estelares, mas no processo também contrai atributos emocionais humanos, resultando em Max comportando-se de forma excêntrica e fazendo risadas patetas. Ele e David começam a brigar, e as suas artimanhas despoletam vários relatórios de OVNIs em Tóquio e nos EUA. Enquanto isso, a estagiária da NASA Carolyn McAdams, que fez amizade com David, entra em contato com a família de David e lhes conta sobre sua fuga na nave espacial; como resultado, o Dr. Faraday os tem confinados à casa, e Carolyn é enviada de volta às instalações.
Quando a nave espacial pára em um posto de gasolina nas Florida Keys, David liga para Jeff e pede que ele envie um sinal para localizar sua nova casa, e Jeff dispara fogos de artifício no telhado. David e Max chegam à casa, mas os agentes da NASA, tendo rastreado todos os movimentos da nave espacial, chegam lá primeiro. Temendo que ele seria institucionalizado para toda a vida se permanecesse em 1986, ele ordena a Max que o devolva a 1978. Max avisa que isto pode vaporizar David, mas David aceita o risco. Após a viagem de volta no tempo, ele acorda na ravina, caminha para casa e encontra tudo enquanto a deixa. Durante a celebração do 4 de Julho, Jeff fica surpreendido ao ver os Puckmaren na mochila de David; David diz-lhe para manter o segredo enquanto Max voa para casa através do céu iluminado pelo fogo de artifício, comentando “Até logo, navegador!”.