La historia se desarrolla en la década de los 50, y el escenario se trasladó de Inglaterra al sur de California. El doctor Clayton Forrester (Gene Barry), un físico de renombre mundial que trabaja en el Instituto Tecnológico del Pacífico, está en unas vacaciones de pesca en Big Bear Lake cuando un meteorito gigante cae en las colinas del cercano pueblo de Linda Rosa. Junto a los residentes, Forrester va a investigar. En el sitio del impacto conoce a Sylvia van Buren (Ann Robinson) y a su tío, el pastor Dr. Matthew Collins (Lewis Martin). Como el meteorito estaba demasiado caliente para examinarlo de cerca, Clayton decide esperar en el pueblo hasta que se enfríe.
Más tarde, después de que casi todos se hayan ido a sus casas, el meteorito (en realidad una nave espacial), se desenrosca y se abre, y de él sale un dispositivo de rayo calórico. Cuando los tres hombres que quedan en el sitio del impacto se acercan al meteorito amigablemente, el rayo los mata sin previo aviso. Al regresar, Forrester y el sheriff son atacados también, pero sobreviven. Mientras se dan reportes de varios meteoritos cayendo en todo el mundo, un regimiento de marines estadounidenses llega y rodea el meteorito. Del meteorito salen tres máquinas de guerra marcianas. El pastor Collins se acerca a los marcianos en son de paz, pero estos lo matan con el rayo calórico sin comunicarse con él. Los marines atacan a los marcianos con granadas y artillería; sin embargo, los marcianos tienen un campo de fuerza impenetrable protegiéndolos. Después de aguantar el ataque, los marcianos devuelven el ataque con su rayo calórico y rayo desintegrador, vaporizando al ejército que lo rodeaba y yéndose del lugar.