Film sci-fi fantasi Alienoid menyajikan cerita unik yang melompat antara masa lalu dan masa kini, menggabungkan dunia alien, teknologi masa depan, dan kisah bela diri era Goryeo.

Kisah dibuka pada tahun 1380, ketika para biksu mencoba melawan makhluk asing yang merasuki manusia, namun gagal. Dua robot humanoid dari masa depan, Guard dan Thunder, datang untuk menangkap alien tersebut dan mengurungnya kembali ke dalam tubuh manusia. Sebelum kembali ke masa depan, mereka tanpa sengaja membawa seorang bayi perempuan, yang kemudian dibesarkan oleh Guard di era modern dengan identitas Yi-an.

Di masa kini (2012–2022), Yi-an tumbuh menjadi gadis cerdas yang mulai curiga dengan kehidupan "tidak biasa" bersama Guard dan Thunder. Ia akhirnya mengetahui bahwa alien-alien berbahaya dipenjara dalam tubuh manusia sebagai inang, tanpa disadari oleh manusia itu sendiri. Namun situasi menjadi kacau ketika kelompok alien lain datang ke Bumi untuk membebaskan para tahanan dan mengubah atmosfer Bumi menggunakan zat berbahaya bernama haava.

Pertempuran besar pun terjadi. Guard, Thunder, dan Yi-an berusaha menghentikan rencana tersebut, namun kondisi semakin kritis saat hitungan waktu pelepasan haava dimulai. Dalam langkah nekat, Yi-an menciptakan rencana untuk kembali ke masa lalu, membawa para alien ke sana agar bisa menghentikan ancaman di masa kini.

Cerita kemudian beralih ke tahun 1391. Di era ini, seorang pemburu hadiah bernama Mureuk memburu Pedang Ilahi, artefak misterius yang ternyata berkaitan dengan kekuatan Guard. Dalam petualangannya, ia bertemu berbagai karakter unik, termasuk Yi-an yang kini berada di masa lalu, serta alien yang menyamar sebagai manusia.

Konflik memuncak saat semua pihak memperebutkan Pedang Ilahi. Pertarungan besar tak terhindarkan, hingga terungkap bahwa beberapa tokoh di masa lalu berpotensi menjadi inang alien. Tanpa disadari, Mureuk justru menjadi inang baru bagi makhluk paling berbahaya, membuatnya kehilangan ingatan. Film pun ditutup dengan misteri besar yang belum terpecahkan.