Когда космический корабль покидает планету, высокий гуманоидный инопланетянин выпивает черную жидкость, в результате чего его тело растворяется. Его останки рассыпаются в водопад, а ДНК инопланетянина распадается и начинает рекомбинировать.
В 2089 году археологи Элизабет Шоу и Чарли Холлоуэй обнаруживают в Шотландии звездную карту, которая совпадает с другими из нескольких не связанных между собой древних культур. Они интерпретируют это как приглашение от предшественников человечества, «Инженеров». Питер Вейланд, пожилой генеральный директор Weyland Corporation, финансирует экспедицию на борту научного судна «Прометей», чтобы следовать карте к далекой луне LV-223. Экипаж корабля путешествует в анабиозе, пока андроид Дэвид наблюдает за их путешествием. Они прибывают в декабре 2093 года после 4-летнего путешествия со скоростью, превышающей скорость света.
«Прометей» приземляется на бесплодной горной поверхности около большого искусственного сооружения, которое команда исследует. Внутри они находят каменные цилиндры, монолитную статую гуманоидной головы и обезглавленный труп большого инопланетянина, предположительно Инженера; Шоу находит его голову. Экипаж находит другие тела, что приводит их к предположению, что вид вымер. Члены экипажа Миллберн и Фифилд чувствуют себя неуютно из-за находок и пытаются вернуться на Прометей, но теряются в конструкции. Экспедиция прерывается, когда шторм заставляет команду вернуться на корабль. Дэвид тайно берет с собой цилиндрическую вазу, в то время как большинство из них истекают черной жидкостью. В лаборатории корабля обнаруживается, что ДНК Инженера совпадает с ДНК людей. Дэвид исследует содержимое цилиндра. Он намеренно подливает в напиток крошечный образец и предлагает тост за ничего не подозревающего Холлоуэя, который выпивает его, заявив, что сделает все ради ответов. Вскоре после этого Шоу и Холлоуэй занимаются сексом. Внутри конструкции змееподобное существо убивает Миллберна и распыляет едкую жидкость, которая плавит шлем Файфилда. Файфилд падает лицом в лужу. Когда команда возвращается, они находят труп Миллберна. Дэвид отдельно обнаруживает комнату управления, в которой находится выживший Инженер в стазисе и голографическая карта звездного неба с координатами Земли. Тем временем Холлоуэй быстро заболевает. Его срочно отправляют обратно на Прометей, но руководитель миссии Мередит Викерс отказывается пускать его на борт. По его настоянию она сжигает его заживо огнеметом. Позже медицинское сканирование показывает, что Шоу, несмотря на то, что ранее была бесплодной, теперь находится на поздней стадии беременности. Опасаясь худшего, она использует автоматизированный хирургический стол, чтобы извлечь из своего живота существо, похожее на кальмара. Затем Шоу обнаруживает, что Вейланд, отец Викерс, находится в стазисе на борту Прометея. Он объясняет, что хочет спросить Инженеров, как не умереть от старости. Чудовищный, мутировавший Фифилд возвращается на Прометей и нападает, убивая нескольких членов экипажа, прежде чем его убивает капитан Прометея, Янек. Он высказывает Шоу предположение, что на самом деле это сооружение было военной базой Инженеров, которая потеряла контроль над опасным биологическим оружием. В сооружении также находится космический корабль. Вейланд и команда возвращаются в сооружение в сопровождении Шоу. Дэвид пробуждает Инженера из стазиса и говорит с ним на протоиндоевропейском языке[4], чтобы попытаться объяснить, чего хочет Вейланд. Инженер отвечает, обезглавливая Дэвида и убивая Вейланда и его команду, прежде чем снова активировать космический корабль. Шоу отчаянно убегает и предупреждает Янека, что Инженер планирует выпустить угрозу на Землю, чтобы истребить все формы жизни, убеждая его остановить космический корабль. Янек и оставшийся экипаж жертвуют собой, протаранив Прометеем инопланетный корабль, в процессе выбрасывая спасательную шлюпку. Выведенный из строя космический корабль Инженера падает на землю, раздавливая Викерс.
Шоу идет к спасательной шлюпке и обнаруживает, что ее инопланетное потомство живо и выросло до гигантских размеров. Инженер силой открывает шлюз спасательной шлюпки и нападает на Шоу, которая выпускает на него свое инопланетное потомство. Он засовывает яйцеклад в горло Инженера, подчиняя его. Шоу находит останки Дэвида и намеревается добраться до родного мира Инженеров, чтобы попытаться понять, почему они хотели уничтожить человечество. С помощью Дэвида она запускает еще один космический корабль Инженера и отправляется с LV-223.
В спасательной шлюпке, оставленной на планете, инопланетное существо вырывается из груди мертвого Инженера.