Der Raumfrachter Nostromo befindet sich auf dem Rückweg zur Erde, als er ein Funksignal von einem weitab vom Heimatkurs liegenden, scheinbar unbewohnten Himmelskörper bei Zeta2 Reticuli auffängt. Mutter, der Zentralcomputer des Raumschiffs, ändert eigenständig den Kurs des Schiffes und weckt die siebenköpfige Besatzung, die sich bis dahin im Kälteschlaf befunden hat, auf. Laut Vertrag mit dem Schiffseigner ist man verpflichtet, dem Signal, das zunächst als Notruf interpretiert wird, nachzugehen.
Die Crew landet auf einem unwirtlichen Mond und Captain Dallas, Lambert und Kane machen sich zu Fuß auf den Weg, um die Quelle des Signals zu finden. Sie entdecken das Wrack eines außerirdischen Raumschiffs und in dessen Inneren das versteinerte Skelett des anscheinend einzigen Besatzungsmitgliedes. Der Brustkorb scheint von innen aufgebrochen worden zu sein. In einem weiteren Gewölbe findet Kane eine Ansammlung großer, eiförmiger Gebilde. Unterdessen kommt der dritte Offizier, Ellen Ripley, die an Bord des Landefahrzeugs das aufgefangene Signal analysiert, zu dem Schluss, es handle sich dabei eher um ein Warn- als um ein Notsignal. Jedoch geht der Wissenschaftsoffizier Ash nicht auf ihre Bedenken ein.
Neugierig nähert sich Kane einem der Gebilde, in dessen Inneren sich etwas bewegt. Das „Ei“ öffnet sich, ein spinnenartiges Wesen schießt heraus, durchbricht Kanes Helmvisier und klammert sich an seinem Gesicht fest. Dallas und Lambert bringen den bewusstlosen Kane zur Nostromo zurück. Ripley verweigert ihnen unter Berufung auf die Quarantänevorschriften den Zugang, doch Ash öffnet eigenmächtig die Zugangsschleuse und lässt sie herein. Auf der Krankenstation gelingt es nicht, den Fremdorganismus gewaltsam zu entfernen, da sich dabei der um Kanes Hals gewickelte Schwanz zusammenzieht und ihn zu ersticken droht. Ash stellt fest, dass der Organismus Kane mit Sauerstoff versorgt und ihn am Leben erhält. Als er das Wesen auf Dallas Befehl hin entfernen soll, spritzt extrem ätzendes, säureartiges Blut hervor. Eine chirurgische Entfernung des Parasiten ist damit unmöglich. Nach einer gewissen Zeit sehen Dallas, Ash und Ripley, dass der Fremdorganismus von Kane abgefallen und gestorben ist.
Die Crew macht sich auf den Rückweg zur Erde. Kane erwacht und scheint sich erholt zu haben. Während des Essens beginnt er plötzlich anfallartig zu husten und sich zu verkrampfen. Ein augenloses und wurmartiges Wesen mit spitzen Zähnen bricht von innen aus seinem Brustkorb hervor und verschwindet in den labyrinthartigen Gängen des Schiffes. Kane stirbt dabei. Die schockierte Crew entschließt sich, das Wesen zu jagen. Wie sich herausstellt, hat es sich gehäutet, ist schnell gewachsen und hat eine andere Form angenommen.
Auf der Suche nach dem Wesen wird zuerst Brett von ihm getötet. Parker vermutet, dass es sich in den Luftschächten fortbewegt. Dallas steigt in das verzweigte System ein und versucht, das Wesen mit einem Flammenwerfer zur Luftschleuse zu treiben, von wo es ins All geschleudert werden soll. Auf einem Monitor sehen Lambert und Parker, dass es sich auf Dallas zubewegt und fordern ihn auf, den Schacht sofort zu verlassen. Da ihm dies nicht rechtzeitig gelingt, wird er angegriffen und verschwindet spurlos.
Ripley nutzt ihre neue Position als ranghöchster Offizier dazu, den Hauptcomputer Mutter zur vermeintlichen Unfähigkeit des Wissenschaftsoffiziers Ash zu befragen. Sie erfährt, dass der Abstecher zu dem Mond von Anfang an geplant war, und dass die Gesellschaft, bei der die Crew angestellt ist, Ash angewiesen habe, das extraterrestrische Wesen („Alien“) mitzunehmen. Die ahnungslose Crew hingegen sei entbehrlich. Als Ash versucht, Ripley gewaltsam zum Schweigen zu bringen, zeigt sich, dass er ein Android ist. Während eines Kampfes mit Parker wird ihm der Kopf abgetrennt. Er wird kurzzeitig reaktiviert, bestätigt den Plan und bringt seine Bewunderung für die tödliche Perfektion der fremden Spezies zum Ausdruck. Ripley, Parker und Lambert beschließen, das Schiff aufzugeben und mit der Rettungskapsel zu fliehen. Bei der Vorbereitung tötet das Alien Parker und Lambert, so dass Ripley nun die einzige Überlebende an Bord der Nostromo ist.
Um die anscheinend unbesiegbare Kreatur zu töten, aktiviert Ripley den Selbstzerstörungsmechanismus des Raumschleppers. Während der Countdown läuft, muss sie wieder umkehren, weil das Alien ihr den Weg zur Rettungskapsel versperrt. Ihr Versuch, den Selbstzerstörungsmechanismus außer Kraft zu setzen, scheitert zwar, doch sie kann schließlich mit der Rettungskapsel Narcissus entkommen. Aus der Ferne sieht sie, wie die Nostromo durch die Explosion zerstört wird. Die Erleichterung ist nur von kurzer Dauer, da das Wesen nicht vernichtet worden ist, sondern in einer Nische der Rettungskapsel kauert. Am Ende gelingt es Ripley, die sich einen Raumanzug angezogen hat, das Alien durch Öffnen der Ausstiegsluke und die dadurch entstehende Dekompression, sowie durch Abfeuern eines harpunenartigen Enterhakens aus der Rettungskapsel zu schleudern. Da das Kabel des Hakens durch die sich schließende Luke festgeklemmt wird, bleibt auch das Alien zunächst an das Schiff gebunden und kriecht in die Antriebsturbine, die Ripley nun aktiviert, wodurch das Wesen endgültig in den Weltraum hinausgestoßen wird (im Film Alien: Romulus wird gezeigt, dass das Alien dies überlebt). In der Hoffnung auf eine spätere Rettung begibt sie sich zusammen mit der Schiffscrewkatze Jones, Spitzname Jonsy, in die Kälteschlafkapsel.