Koala Buster Moon leitet ein Theater, um das es nicht sonderlich gut bestellt ist. Als er merkt, dass er ohne Anstrengungen nicht aus den roten Zahlen kommt, ruft Buster kurzerhand zu einem Gesangswettbewerb auf. Gemeinsam mit seinem treuen Freund, dem Schaf Eddie, das am liebsten an der Konsole zockt und am Pool rumhängt, lädt er zum Vorsingen. Unter den Teilnehmern des Wettbewerbs sind der rappende Jung-Gorilla Johnny, die alleinerziehende Schweine-Mama Rosita, die betrügerische Jazz-Maus Mike, die unter Lampenfieber leidende Elefanten-Teenagerin Meena und Stachelschwein-Weibchen Ash, das seinen arroganten Freund loswerden und nun auf Solopfaden wandeln will. Jedes der stimmgewaltigen Tiere träumt von der großen Karriere...

Zwölf Alien-Raumschiffe landen auf der Erde in unterschiedlichen Regionen. Die Menschen versuchen mit den Außerirdischen zu kommunizieren, aber niemand versteht die walartigen Laute, die von den Aliens abgesondert werden. Im Auftrag der US-Regierung stellt Colonel Weber darum ein Team um die Linguistin Louise Banks und den Physiker Ian Donnelly zusammen, das eine Kommunikation mit den fremden Wesen herstellen soll, um deren Absichten in Erfahrung zu bringen. In Montana, wo eines der Schiffe über dem Boden schwebt, machen sich die beiden an die Arbeit - er, der rationale Naturwissenschaftler mit klarer Ansicht zu den Dingen, sie mit ihrem Sprachverständnis und ihrer ansteckenden Entdeckungsfreude. Doch bald beginnt ein Rennen gegen die Zeit, bei dem es um nicht weniger als den Fortbestand der Menschheit geht...