En un mundo donde la ciencia y la locura se dan la mano, un neurocirujano, rockero y aventurero de proporciones épicas se enfrenta a desafíos interdimensionales que pondrán a prueba su ingenio y valentía. Buckaroo Banzai es todo un hombre renacentista: con una banda de inadaptados a su lado, su última hazaña lo lleva a descubrir un portal hacia la octava dimensión. Sin embargo, su descubrimiento no pasa desapercibido. Un grupo de alienígenas malvados, que desean apoderarse de la Tierra, pone en marcha un plan para invadir nuestro mundo.

En una vibrante Nueva York de posguerra, un joven saxofonista, Jimmy Doyle, lucha por abrirse paso en la escena del jazz mientras su vida personal se enreda con la de una ambiciosa cantante llamada Francine Evans. Aunque ambos comparten un sueño: alcanzar la grandeza musical, sus personalidades chocan en un complicado juego de amor y desamor. Jimmy es un espíritu libre, a menudo impulsivo y egocéntrico, mientras que Francine, un tanto más centrada, anhela un equilibrio entre su carrera y su vida personal.