Le professeur Bernard Quatermass dirige un programme de recherches sur la vie extraterrestre. Une chute de petites météorites étant détectée au radar par son équipe, non loin de là, il se rend sur le point d'impact avec l'un de ses collaborateurs, Marsh. Celui-ci est grièvement blessé au visage par l'une des météorites retrouvées. De plus, le professeur découvre sur place une usine comprenant de mystérieuses coupoles. Quatermass doit quitter les lieux sous la contrainte d'agents de sécurité armés. Avec l'appui d'un politicien, Vincent Broadhead, et de son vieil ami policier, l'inspecteur Lomax, le professeur mène l'enquête sur les activités de l'usine...