Альфавиль — тоталитарное общество, находящееся в миллионах световых лет от нашей планеты и управляемое электронным Альфа-мозгом. Создал его сбежавший с Земли профессор Носферату, скрывающийся здесь под именем фон Браун.

На Земле опасаются инопланетного вторжения, поэтому частный детектив Лемми Кошен получает задание — вернуть назад или убить профессора. Прибыв на место, Лемми влюбляется в его дочь Наташу (24-летняя Анна Карина, муза «раннего» Годара).