Il Capitano Charles "Chuck" Baker, un astronauta terrestre, viene inviato dalla NASA nello spazio. Per sbaglio, Baker atterra sul Planet 51, un pianeta sconosciuto abitato da esseri verdi che vivono con il terrore che il loro mondo sia invaso dagli alieni. Tranne per l'aspetto, e per lo stile anni Cinquanta, gli abitanti del pianeta sono pacifici e simili agli umani e il Capitano riesce a fare amicizia con uno di loro. Insieme riusciranno a riparare la navicella spaziale, indispensabile per tornare a casa.