故事发生在1939年的纽约。近日来，世界上一些著的名科学家相继神秘失踪。在纽约最著名的一家报纸供职的记者波莉（格温妮斯·帕特洛饰）决定对此事就此展开调查。很快，波莉就追查到了一位神秘的知情人，他知道科学家神秘失踪的内幕。波莉与知情人相约见了面，知情人告诉波莉，他自己是一个七人科学小组的一员，而这个小组正在负责研制一个秘密的设备。而正当波莉与知情人交谈的时候，空袭警报突然响了起来，令人意想不到事情发生了。

纽约城突然遭到了一群不明身份的机器怪物的袭击。这些机器怪物中有一种像鸟一样可以扇动翅膀并且发射子弹的飞行器，还有一种像大楼一般高大的钢铁机器人。它们十分的厉害，所到之处如摧木拉朽一般。保护纽约的军队在这群怪物面前简直是毫无抵抗能力，构置好的军事防御工攻势也像是纸糊的一样，被机器怪物轻而易举的摧毁掉。眼看纽约城就要被摧毁了。这时，一名指挥官发出了求救信号，呼叫代号为“天空上尉”的人火速前来支援。很快，代号为“天空上尉”的美国空军飞行员约瑟夫·苏立文（裘德·劳饰）驾驶这一架P-40战斗机赶来了，他带领着他的飞行部队与机器怪物展开了殊死的战斗，并最终将机器怪物击退。