리플리(시고니 위버 분)와 2명의 생존가 잠들어있는 타임 캡술은 지구로 귀환 중이다. 하지만 이미 에이리언이 침입하게 되어 화재가 나자 우주선은 리플리를 포함한 생존자들은 구명선(Eev Unit 2650)에 태워져 근처에 있는 광석 제련 설비를 갖춘 Y-염색체 이상범죄자 수용소인 피오리나 161 혹성(Fiorina "Fury" 161)에 비상 착륙시킨다. 하지만 리플리만 살아남고 작동 불가되어있는 휴머노이드(Synthetic Humanoid) 비숍(Bishop 341-B) 외에, 뉴트와 드웨인 힉스 상병(Cpl.Dwayne Hicks)은 이때 죽고 만다.

그 혹성에는 웨이랜드-유타니 노동 교도소 161(Weyland-Yutani Work Prison Fury 161)이라는 범죄자들의 유배지로 사용되는데, 에이리언에 의해 그곳에 살고 있는 개의 몸에서 새끼가 부화된다. 마치 들짐승 같이 행동하는 흉칙한 에이리언에 의해 수용인들이 하나 둘 죽어가고, 결국 이 혹성에 숨어 있다는 것을 알게 된 리플리는 유배되어 있는 25명의 범죄자들과 같이 이 괴물을 잡기로 한다.

다만 이 유배지는 감옥이기 때문에 무기가 없어 감옥의 지리를 이용하여 여러 명의 희생자를 내며 괴물 잡기에 열중한다. 그런데, 리플리는 타임 캡술을 타고 오는 동안 에일리언이 자신의 몸안에 알을 까놨다는 사실도 발견한다. 그러는 동안 지구 구조대에 연락이 되어 구조대가 도착한 순간 괴물도 리플리에 의해 죽어버리고 남은 것은 리플의 몸안에서 자라고 있는 또 하나의 에이리언.

구조대에 온 것은 비숍(랜스 헨릭슨 분)과 똑같이 생긴 자였는데, 그가 비숍을 설계했으며 회사 대표였다. 그는 리플리를 설득하여 같이 가자고 하지만 리플리는 지구에선 이 에이리언을 인위적으로 사용하여 생물 무기로 사용하려고 한다는 것을 안다. 구조대의 갖은 회유에도 불구하고 리플리는 배를 찟고 튀어 나오는 에이리언 새끼를 품에 안고 붉게 타오르는 용광로로 몸을 던진다.

군인 42명과 과학자 7명이 탑승한 연방군 의학탐사선 아우리가 호(USM Auriga, Medical Research Vessel). 이 페레즈 장군이 지휘하는 이 우주선에서는, 200년 전 <에이리언 3>의 격전지였던 행성 피오리 16호에서 찾아낸 리플리(Ellen Ripley: 시고니 위버 분)의 혈액으로부터 DNA 샘플을 채취, 미수정란을 이용한 유전공학으로 리플리를 부활시키고, 이때 함께 복제된 퀸 에이리언의 태아를 리플리의 몸에서 분리해내는 데도 성공을 거둔다. 이들의 목적은 리플리가 아닌 에이리언이며, 이를 길들여 군견과 같은 용도로 사용하려는 목적이었다.

한편, 리플리 또한 에이리언과의 유전자 결합으로 본능이 발달해 있는 뜻하지 않은 결과에 과학자들을 고무시키고, 페레즈 장군은 단지 에이리언을 재생하기 위한 8번째 숙주로서 생겨난 부산물에 불과한 리플리를 두고 갈등한다. 리플리의 몸에서 분리한 퀸 에이리언이 알을 낳을 수 있을 정도로, 금방 성장하자, 에이리언들이 생명체를 숙주로 이용해 증식한다는 것에 착안한 우주선의 과학자들은 에이리언의 배양과 동면에 필요한, 살아있는 사람들을 유괴하기 위해 현상금을 걸고 우주 밀수꾼을 고용한다.

베티호를 타고 밀수업을 하는 이들은 리더인 엘진을 비롯, 크리스티, 브리스, 디스페타노, 조나, 인조인간 콜(위노나 라이더 분) 등 6명으로 구성되어있는데, 자신들이 무슨 짓을 하는 지도 모른 채 아우리가 호로 화물을 옮긴다. 과학자들은, 퀸 에이리언이 낳은 각각의 알들과 함께 동면을 하고 있는 인간을 넣어 마침내 여러 에이리언을 탄생시킨다.

한편 비티호의 밀수업자들은 콜에 의해 에이리언의 비밀을 알아내 군으로부터 위험에 빠지자 어쩔 수 없이 테러를 일으킨다. 이때 군이 통제하는 특수물체로 가둬놓은 에이리언들도, 스스로 한마리를 희생시켜 탈출을 하는 사태가 발생한다. 이에 군과 과학자들은 탈출을 감행하고 남은 인원들을 대부분 죽음을 당한다. 우주선 속에 갖힌 리플리와 밀수꾼들은 12마리나 되는 에이리언들과 혈투를 벌이면서 탈출하기 위해 베티호로 향한다. 이때 우주선은 비상상태가 되면 자동 귀환 장치에 의해 지구로 기수가 바뀌자, 리플리는 에일리언들이 지구에 도착한다면 그것은 곧 지구의 종말을 의미한다는 것을 알기 때문에 밀수꾼들과 협상하여 이를 막기로 한다.

베티 호로 향하던 리플리는 자신을 복제하기까지 숙주 실험을 하다가 실패한 기괴하고 흉칙한 실험실의 산물들을 보고 경악한다. 모두들 에이리언과의 결합으로 흉칙한 모습이었고 특히 마지막 7번째 숙주는 살아서 고통스러워하고 있어 분노한 리플리는 모두 불에 태워버린다. 일행이 물에 잠긴 구역을 통과할 때 뒤쫓아온 에이리언에 의해 위험에 빠지고 이때 렌 박사가 쏜 총에 의해 콜이 물속으로 떨어진다. 몇명의 희생 끝에 안전한 곳으로 올라온 일행 앞에 죽은 줄 알았던 콜이 나타난다. 그녀는 ‘오톤’이라는 로봇이 만든 로봇으로 에이리언을 복제하려는 정부 주도의 비밀실험이 밝혀져 이를 막기 위해 프로그램 되어있었다.

한편 리플리는 퀸에이리언에 잡히게 되고 나머지 일행은 베티로에 도착한다. 이때 렌 박사가 나타나 일행을 위협하지만 일행 중 한사람의 몸 속에 에이리언에 의해 박사는 죽음을 맞는다. 한편 리플리가 에이리언의 유전자 결합으로 놀라운 힘이 생긴 것과 같이, 퀸 에이리언 또한 알을 낳은 후 스스로 체내에 생식기를 만들어 알과 숙주 과정 없는 인간과 같이 한마리의 에이리언이 태어나는데, 인간을 모습을 많이 닮은 이 변형 에이리언은 자신을 낳은 퀸에이리언을 죽이고 리플리를 따른다. 이때 리플리는 탈출하는 베티호에 간신이 오르지만 변형 에이리언도 함께 올라탄다. 지구 대기권에 들어선 베티호에서, 에이리언은 콜을 묘한 감정으로 대하고, 리플리는 어쩔 수 없이 피로 베티호 유리에 구멍을 내자, 엄청난 기압에 의해 에이리언은 처절한 모습으로 산산조각이 되어 우주선 밖으로 빨려나가 버린다. 한편 에이리언이 타고 있는 아우리가호는 지구 진입 중 대기권에서 폭파하고, 리플리 일행은 무사히 지구에 도착, 아름다운 지구의 자연 경관을 바라본다.

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