La historia comienza con un día normal en Bayonne, Nueva Jersey. Ray Ferrier (Tom Cruise) vuelve a casa para cuidar de sus hijos Robbie (Justin Chatwin) y Rachel (Dakota Fanning) mientras su ex-mujer y su nuevo marido visitan a los padres de ella en Boston. Robbie, haciendo gala de su rebeldía coge el coche de su padre, quien pronto se ve sorprendido por una extraña tormenta eléctrica que cesa de repente, el cielo se despeja y nadie sabe qué acaba de suceder. No hay electricidad, ni línea de teléfono, los coches se han quedado sin batería formando un caos tremendo en la calle. No muy lejos de su casa, Ray se encuentra con Robbie y le manda de vuelta con su hermana mientras él investiga. De pronto Ray, rodeado por sus vecinos y otros habitantes, ve como un enormme trípode emerge de la tierra y ataca a los humanos mientras emite rayos y sonidos metálicos y estridentes, como si de una monstruosa trompeta se tratara.
La histeria se desata y algunos corren para salvarse mientras otros se convierten en cenizas. Ray consigue hacerse con una furgoneta que funciona y huyen de la ciudad. Consiguen llegar hasta la casa de su ex-mujer para pasar la noche, pues allí no ha pasado nada, aún. Pronto se despertarán entre luces y ruidos estridentes. Por la mañana ven que un avión se habia estrellado en el vecindario. Se hacen con víveres y siguen su huída. Pronto se verán envueltos por una muchedumbre que les obliga a abandonar la furgo y seguir a pie. Llegan hasta el ferry del río Hudson pero pronto aparecen los trípodes que se hallaban sumergidos bajo el agua desatando el pánico.
Pronto se ve la batalla de las fuerzas armadas contra los trípodes en una colina y Robbie, decidido, va a luchar con los militares. Ray intenta detener a su hijo, pero ante la negativa de éste, decide salvar a Rachel. En busca de un lugar a salvo, padre e hija llegan hasta la casita de Harlan Ogilvy (Tim Robbins) un hombre armado que les ofrece cobijo, no tardarán mucho en darse cuenta de que Harlan es un maníaco. Fuera parece que todo está en calma, pero de repente se ven atacados por un tentáculo-ojo que escanea la estancia y el sótano se llena de una extraña vegetación de color rojo. Cuando se libran de las máquinas invasoras, Ray y Harlan descubren que esa extraña vegetación es, en realidad, la sangre drenada de los humanos capturados. Harlan da fe de su locura tratando excavar un túnel hasta la ciudad, Ray intenta detenerlo y luchan hasta que parece que Harlan ha muerto. Ray sale de la casa con Rachel en brazos y ven que todo está cubierto por la maleza roja.
Algo más tarde Ray descubre que las máquinas duermen y están con la guardia baja y daña uno de los ojos electrónicos y Rachel corre, con la mala suerte de que una de las máquinas la abduce. Ray llama la atención de la máquina y es abducido también, reuniendose así con su hija en una cesta llena de víctimas. Un tentáculo de la máquina trata de coger a Ray para obtener su sangre y, viendo esto Ray coge una granada. Con la ayuda de un soldado y otros capturados consigue soltarse del tentáculo no sin antes lanzar la graada dentro del trípode. La explosión hace añicos la maquina y deja caer la cesta, liberando a Ray, Rachel y los demás.
Con una sola posible dirección, Ray y Rachel se dirigen a Boston. La ciudad también está cubierta por el manto rojo y, al pararse para echar un vistazo, ven como uno de los trípodes cae contra un edificio. Parece que haya muerto, pero los soldados siguen luchando contra las máquinas viendo a su vez que tanto esfuerzo no sirve para nada. De pronto Ray ve como una bandada de pájaros se posa en la cabeza de un trípode, lo que significa que no tienen las defensas en marcha. Rápidamente informa a los soldados y abaten el trípode.
Ray lleva a Rachel a la casa de sus ex-suegros donde se alegran más que nunca de ver a Mary-Ann, su nuevo marido Tim, los padres de ella y a Robbie, quien, respodiendo a uno de los mayores tópicos de Hollywood, ha sobrevivido en la lucha contra los alienígenas. Terminando ya la película, la cámara nos enseña miles de microorganismos. No fue ninguna arma humana...