Il met en scène une invasion d'extraterrestres (les « Mysterians ») qui viennent de la face cachée de la Lune. Leur arrivée provoque de nombreuses catastrophes au Japon (séismes, incendies, glissements de terrains, etc.) mais leur découverte par les humains n'intervient qu'avec la première apparition du robot Moguera (qui réapparaitra plus tard dans un autre film de la TOHO aux côtés de Godzilla) d'où les destructions de villes, de chars, de forces armées avec un incroyable rayon laser destructeur. Des habitants des villes attaquées remarquerons tout de même la présence de soucoupes volantes évoluant dans le ciel, près de zones ravagées. Plus tard, les Mysterians font leur première apparition à proximité du Mont Fuji dans une base souterraine s’apparentant à un gigantesque dôme indestructible. L'armée dépêchée sur les lieux ne trouvera pas de moyen fiable de communication avec les visiteurs de l'espace et une guerre infernale éclatera entre Mysterians et tous les peuples de la Terre réunis dans une ligue appelée EARTH DEFENCE FORCE (d'où le titre du film en japonais). L'humanité mettra en place différents moyens d'armement pour combattre l'envahisseur présumé (rayons laser, avions supersoniques, etc.) pour aboutir à la destruction finale du dôme Mysterians. Cependant, quelques extraterrestres réussirons tout de même à prendre la fuite grâce à leurs soucoupes volantes pour retourner au vaisseau mère Mysterian en orbite autour de la Terre... L'histoire ressemble fortement au film américain I Married a Monster from Outer Space du fait que la planète d'origine des Mysterians (Mysteroide) a été détruite par une guerre nucléaire. La race des Mysterian étant donc en déclin, ils viennent sur notre planète dans le but de perpétuer leur descendance grâce aux femmes de la Terre (le Prisonnières des Martiens pour le titre français s'explique donc ici, même s'il n'y a aucun martien dans le film...)