《第五波》如今的天真少年，往往會把故作深沈的垃圾文字當成文學作品，本片就是壹個典型案例。電影裏與小說中的情節壹樣，外星人用不同的方法對地球發動了五波攻擊。第壹波攻擊外星人釋放EMP沖擊波破壞了所有的科技成果，令人類回到了石器時代。第二波攻擊是發動自然災難，地震和海嘯造成了30億人喪生。第三波攻擊是傳播致命病毒，試圖殺死所有人類。在第四波攻擊中外星人登陸地球，用與人類壹樣的外貌隱藏在人群中，消滅人類中最後的幸存者。在這裏不能透露第五波攻擊是什麽，否則可能就嚴重劇透了，只能說與地球上的孩子有關。
Cassie在第三波攻擊中失去了母親，她的父親（朗·裏維斯頓 飾）帶著她和弟弟Sammy逃到了難民營避難。當軍隊的人進駐難民營時，他們馬上就以為自己已經得救了。Vosch上校（列維·施瑞博爾 飾）聲稱他們是來幫助難民的，軍隊要帶走所有孩子以便優先保護他們，然後再回來解救成年人。Cassie的父親雖不情願，但還是同意了讓兩個孩子跟著Vosch的部隊離開。因為Sammy忘了拿心愛的泰迪熊，Cassie回到難民營去尋找它，結果在她趕回之前，公交車就載著其他孩子離開了，姐弟倆就這麽被迫分開了。回到難民營後，Cassie和其他難民很快發現外星人可以寄居在人類體內，所以任何人都不能信任。但是士兵們和其他幸存者為接下來怎麽做發生了激烈的爭執，導致軍隊竟殺光了所有難民。Cassie成功逃脫出來，並誓言要救回Sammy。
電影之後分別沿著兩條不同的主線發展，壹邊是Cassie解救Sammy的旅程，壹邊是Sammy在軍事基地的生活。在到達軍事基地之後，Sammy和其他所有孩子壹起進行了測試，並被告知外星人可以偽裝成人類的能力。軍方的計劃是訓練地球上的孩子來抵抗外星人的入侵，類似《安德的遊戲》。Sammy的小隊由人稱"僵屍"的Ben Parish（尼克·羅賓遜 飾）領導。Sammy不知道的是，其實Ben就是Cassie在學校裏喜歡的對象。他也是第三波攻擊的幸存者，這也是其綽號的由來，因為他是從死人堆裏爬出來的。小隊其他的成員包括Dumbo（托尼·雷沃羅利 飾）、Teacup（Talitha Bateman 飾），還有Ringer（麥卡·夢露 飾）——壹個訓練有素，身手不輸於"僵屍"角色，與艾米莉·布朗特在《明日邊緣》的角色有些相似。