未来世界，随着科技的飞速进步，地球的污染也越来越严重。为了遏制这种现状，一家名为月能工业有限公司的企业应运而生。该公司致力于月球能源的开发，通过采集氦-3来满足地球对能源的需求。月能公司在月球设有基地，山姆·贝尔（山姆·洛克威尔 Sam Rockwell 饰）正是该基地 上唯一的工作人员。山姆是公司聘用的合同工，他已在月球孤零零地生活3年，陪伴他的只有智能机器人戈蒂（凯文·斯派西 Kevin Spacey 饰）。枯燥乏味的生活令山姆归心似箭，在还有两周就离开月球的时候，山姆偶然遭遇一起事故。醒来后的他发现戈蒂似乎对其有所隐瞒，公司高层也拒绝他的回程请求。山姆借机逃出基地，却在事故发生地点发现另一个自己……
21世纪某天，神秘外星人突然入侵地球。奇怪的是外星人全部以20世纪80年代所流行的像素电子游戏形象出现，凡是被它们碰过的物体、人类无一例外都被像素化。现任美国总统威尔·库珀（凯文·詹姆斯 Kevin James 饰）深感事态严重，连忙电话叫来的当年极为擅长街机游戏的玩伴山姆·布伦纳（亚当·桑德勒 Adam Sandler 饰）。在另一个怪鸡朋友勒德洛·莱门梢夫（乔什·加德 Josh Gad 饰）的指点下，他们似乎明白了外星人的真身。入侵接二连三袭来，这群大男孩找来曾经的死对头埃迪·普兰特（彼特·丁克拉奇 Peter Dinklage 饰），联合与伪装成游戏的外星人们展开3D像素大作战。
影片改编自阿兰·格里恩出版于2001年的小说《黑暗领域》，主演布莱德利·库珀曾获得2011年全球最性感男人称号。
潦倒颓废的艾迪·莫莱（布莱德利·库珀 Bradley Cooper 饰）是一个丢掉了工作，缺乏灵感的作家。许久不联系的前小舅子给他一种正处在试验阶段的药物--NZT。服用一次之后艾迪发现自己精力充沛，思维清晰，行动敏捷，甚至能在瞬间把一些平时不易留意的细节和信息重新组合和整理并得出推论。等他再一次去找小舅子却发现他已被人谋杀，屋里一片狼藉，紧跟着是一群杀手的追杀。死里逃生的艾迪终于发现了这款名为NZT的新药物能使人发挥大脑100%的能力。借助NZT，艾迪重获灵感并进入上流社会，但大获成功之余也有致命的作用：身体不适和失控的情绪。而此时埃迪已不能离开这种药，这使他进入了一个黑暗领域，而杀手也在暗处监视他…
天才少年理查德（迈尔斯·特勒 Miles Teller 饰）凭借物体传送装置的发明得到正研究量子门的富兰克林•斯通的赏识，他将理查德招至麾下，通过和维克多（托比·凯贝尔 Toby Kebbell 饰）、约翰尼（迈克尔·B·乔丹 Michael B. Jordan 饰）、苏珊（凯特·玛拉 Kate Mara 饰）等才华横溢的青年们的通力合作，量子门的研究终于取得突破性进展。不久之后，不甘成果被政府攫取的年轻人们叫上理查德的朋友本（杰米·贝尔 Jamie Bell 饰），偷偷潜入那个未知的世界探险，谁知却被神秘的能量所感染。在此之后，他们拥有了身体伸缩、控制火焰、岩石化以及隐形等能力。
为了能过回复从前的样子，年轻人们再次走向量子门，而对面的世界还有一个当初被丢下的同伴等待着他们……
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