Героиня фильма «Миссия НЛО» — своенравная юная девушка-сирота Дэниз вынуждена жить в приемной семье после исчезновения отца. Он пропал много лет назад, когда Дэниз была еще ребенком. Она верит в то, что отец был похищен инопланетянами, так как работал и вел многочисленные исследования в области загадочных явлений. Повзрослев Дэниз решает начать поиски отца и примыкает к маленькой группе уфологов, которые годами колесят по родной Швеции, ведут наблюдение за различными явлениями и ждут появление НЛО.