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Als vor tausenden von Jahren ein Asteroid auf der Erde einschlug, hinterließ dieser einen tiefen Krater und jede Menge extraterrestrisches Geröll. Dort, im Amerika der 1950er-Jahre, reisen Schüler mit ihren Eltern quer durch das Land in die abgelegene Wüstenstadt Asteroid City, wo der Junior-Stargazer-Kongress stattfindet. Neben den Familien folgen auch Astronomen, Lehrer und das Militär dem Ruf dieses Großevents. Doch statt des eigentlich geplanten wissenschaftlichen Wettbewerbs kommt es zu unerwarteten weltverändernden Ereignissen, die Chaos und Verwirrung stiften – wie das halt so ist, wenn plötzlich ein Alien auftaucht. Das Militär fackelt nicht lange und erklärt Asteroid City kurzerhand zur Sperrzone.

In einer nicht allzu weit entfernten Zukunft gibt es mit menschlichen Erinnerungen und Empfindungen ausgestattete Androiden. Diese sogenannten Simulates können sich etwa Angehörige von Toten anfertigen lassen. Auch das Ehepaar Evan und Faye hat für den Fall der Fälle schon Duplikate von sich eingelagert. Als Evan bei einem Unfall tatsächlich ums Leben kommt, sucht die trauernde Faye Trost bei seinem nun aktivierten Double. Schnell muss sie allerdings feststellen, dass die künstliche Person kein echter Ersatz ist. Anstatt ihn aber wie vorgeschrieben zu deaktivieren, lässt Faye ihn sich illegal in einem Apartment verstecken und weiterleben. Im Haus trifft der Android auf den talentierten Hacker und Programmierer Casey. Der will versuchen ihn menschlicher zu machen, damit er Fayes Bedürfnis nach wahrer Liebe erfüllen kann. Casey wird jedoch wegen exakt solcher Vergehen von dem gnadenlosen Regierungsbeamten Kessler gejagt …