Dans un futur proche, face à une Terre exsangue, un groupe d'explorateurs utilise un vaisseau interstellaire pour franchir un trou de ver permettant de parcourir des distances jusque-là infranchissables. Leur but : trouver un nouveau foyer pour l'humanité.
Caesar et les singes vivent maintenant dans une forêt près de San Francisco, dix ans après leur évasion. Ils y ont établi une société et même une école. Alors que la majorité des humains de la planète a été décimée par un virus, quelques survivants se sont installés dans San Francisco. Lorsqu'ils entrent en contact avec les singes afin d'accéder à un barrage hydroélectrique qui pourrait leur fournir du courant, la plupart des singes, dont Koba, sont craintifs. Leur leader bienveillant, Caesar, décide de faire confiance aux humains. Toutefois, une série d'incidents menace bientôt la paix précaire entre les deux groupes et lorsque Ceasar est trahi, la guerre s'enclenche.
Lorsque de mystérieux vaisseaux spatiaux atterrissent un peu partout à la surface du globe, une équipe d'élite avec à sa tête, l'experte-linguiste Louise Banks et le mathématicien Ian Donnelly sont dépêchés sur les lieux pour investiguer le phénomène.
Orpheline depuis l'âge de 9 ans, Eleanor, dite Ellie, a toujours nourri cette passion pour l'astronomie dont elle a fini par faire son métier. Scientifique réputée, elle scrute désormais les tréfonds de l'univers, à la recherche d'une hypothétique vie extraterrestre, pour le compte du fortuné David Drumlin. Persuadé de travailler à fonds perdus, celui-ci la licencie alors qu'elle pense toucher au but. Ellie décroche le soutien financier d'un milliardaire excentrique, SR Hadden, et d'un conseiller du président des Etats-Unis, Palmer Joss, et peut ainsi poursuivre son écoute du ciel. Enfin, au bout de longs mois, elle capte un signal artificiel venant de Véga...
Peu de temps après être revenue d'un voyage d'affaires à Hong Kong, Beth Emhoff meurt d'un virus inconnu. Quelques jours après, ce sont des centaines de milliers d'autres humains qui disparaissent à leur tour. Alors que les scientifiques du monde entier s'engagent dans une course contre la montre pour freiner l'épidémie avant qu'il ne soit trop tard, le chaos s'empare des villes et des hommes. Pour survivre, les uns pillent les magasins désertés, les autres s'isolent, toujours en espérant toujours pour le mieux, cela même si les cadavres continuent de s'empiler à un rythme effarant, et que les solutions tardent à venir...
Ils arrivent. Isaac, un jeune scientifique de la NASA, enquête sur le site d'un crash de météore, lorsqu'il rencontre - et est enlevé par - des extraterrestres. Se réveillant trois jours plus tard sans aucun souvenir personnel de ce qui s'est passé, mais avec l'événement enregistré sur sa caméra, il tente de partager sa découverte avec le monde. Confronté à la fois aux croyants et aux sceptiques, Isaac devient obsédé par la recherche de preuves incontestables, le plongeant dans un voyage qui englobe à la fois l'au-delà… et le mortel.
Will Caster est un brillant scientifique qui est à la tête d'une compagnie qui cherche à perfectionner l'intelligence artificielle en y incorporant une conscience. À la suite d'un attentat, il est blessé sérieusement et presque toutes ses recherches se sont volatilisées. Avant de tout perdre, Will trouve le moyen d'insuffler son esprit dans une machine spéciale. À l'aide de son amoureuse Evelyn, qui est également scientifique, il arrive à se connecter à tous les réseaux d'ordinateurs de la planète, développant une technologie pour guérir plus efficacement les êtres humains. Sa soif de pouvoir commence toutefois à inquiéter ses anciens collègues...
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