En un mundo donde la imaginación y la realidad se entrelazan, una joven llamada June sueña con un parque de diversiones mágico que ella misma ha creado en su mente. Este lugar vibrante está lleno de atracciones fantásticas, animales carismáticos y aventuras sin fin, donde la diversión nunca se detiene. Sin embargo, cuando su madre cae enferma y la vida cotidiana comienza a abrumarla, June se aleja de su mundo imaginario y del parque que solía representar su escape.

En un distante planeta verde y bullicioso llamado Planet 51, la vida transcurre en un ambiente pacífico y retro, muy parecido al de los años 50 en la Tierra. Los adorables habitantes de este planeta llevan una vida tranquila, disfrutando de sus jornadas laborales y de sus pasatiempos al aire libre, ajenos a la presencia de extraterrestres. Sin embargo, todo cambia cuando un astronauta humano llamado Chuck Baker aterriza accidentalmente en su mundo.