《第五波》如今的天真少年，往往会把故作深沉的垃圾文字当成文学作品，本片就是一个典型案例。电影里与小说中的情节一样，外星人用不同的方法对地球发动了五波攻击。第一波攻击外星人释放EMP冲击波破坏了所有的科技成果，令人类回到了石器时代。第二波攻击是发动自然灾难，地震和海啸造成了30亿人丧生。第三波攻击是传播致命病毒，试图杀死所有人类。在第四波攻击中外星人登陆地球，用与人类一样的外貌隐藏在人群中，消灭人类中最后的幸存者。在这里不能透露第五波攻击是什么，否则可能就严重剧透了，只能说与地球上的孩子有关。
Cassie在第三波攻击中失去了母亲，她的父亲（朗·里维斯顿 饰）带着她和弟弟Sammy逃到了难民营避难。当军队的人进驻难民营时，他们马上就以为自己已经得救了。Vosch上校（列维·施瑞博尔 饰）声称他们是来帮助难民的，军队要带走所有孩子以便优先保护他们，然后再回来解救成年人。Cassie的父亲虽不情愿，但还是同意了让两个孩子跟着Vosch的部队离开。因为Sammy忘了拿心爱的泰迪熊，Cassie回到难民营去寻找它，结果在她赶回之前，公交车就载着其他孩子离开了，姐弟俩就这么被迫分开了。回到难民营后，Cassie和其他难民很快发现外星人可以寄居在人类体内，所以任何人都不能信任。但是士兵们和其他幸存者为接下来怎么做发生了激烈的争执，导致军队竟杀光了所有难民。Cassie成功逃脱出来，并誓言要救回Sammy。
电影之后分别沿着两条不同的主线发展，一边是Cassie解救Sammy的旅程，一边是Sammy在军事基地的生活。在到达军事基地之后，Sammy和其他所有孩子一起进行了测试，并被告知外星人可以伪装成人类的能力。军方的计划是训练地球上的孩子来抵抗外星人的入侵，类似《安德的游戏》。Sammy的小队由人称"僵尸"的Ben Parish（尼克·罗宾逊 饰）领导。Sammy不知道的是，其实Ben就是Cassie在学校里喜欢的对象。他也是第三波攻击的幸存者，这也是其绰号的由来，因为他是从死人堆里爬出来的。小队其他的成员包括Dumbo（托尼·雷沃罗利 饰）、Teacup（Talitha Bateman 饰），还有Ringer（麦卡·梦露 饰）——一个训练有素，身手不输于"僵尸"角色，与艾米莉·布朗特在《明日边缘》的角色有些相似。