Il y a 20 ans, Roy McBride (Brad Pitt) a perdu son père, Clifford McBride (Tommy Lee Jones), parti à la recherche de vie extra-terrestre du côté de Neptune. Le jeune orphelin a bien grandi et est devenu un brillant ingénieur prêt à tout pour retrouver son père. Mais il n'est pas seulement brillant, il est aussi autiste.