《来自星星的你》是一部爱情科幻电视剧，该剧讲述了神秘男子都敏俊从外星来到 400 年前的朝鲜时代，并一直生活到现代，与知名女演员千颂伊陷入爱情的过程。

400 年前，外星人都敏俊坠落在朝鲜，他开始了在地球长达四百年的生活，并拥有超能力和不变的年轻英俊外貌。为掩盖外星人秘密，他请好友张英牧律师每隔十年为自己申报死亡证明。

当代的千颂伊是炙手可热的国民偶像，但缺乏常识。她新搬到的小区与都敏俊是邻居。两人起初相处并不愉快，在电梯相遇时千颂伊还误会都敏俊是自己的狂热粉丝。

都敏俊曾救过一个小女孩，而这个女孩和他初到地球时遇见的少女徐宜花长得一模一样。他想在离开地球前再见那女孩一面。实际上，千颂伊就是他心心念念的人，只是他们都不知道。

千颂伊因在网络上发布错误信息及在学校的一些事情，招来负面评价。一次偶然，都敏俊发现千颂伊钱包里的照片正是当年他救的女孩，而他之前梦到一个穿高跟鞋的女人有危险，没想到这个女人就是千颂伊。千颂伊醉酒后走错到都敏俊家，落下钱包。

千颂伊的青梅竹马李辉京从国外回来向她求婚被拒，他是 S&C 集团的二公子，而千颂伊的朋友刘世美一直暗恋李辉京。后来千颂伊陷入杀死女明星韩宥拉的嫌疑，还被人跟踪恐吓，事业也一落千丈。真正的凶手其实是李辉京的哥哥李载京。

都敏俊出手救了千颂伊多次，但起初并不承认。之后千颂伊发现他救人的证据，都敏俊便坦白自己外星人的身份，想让千颂伊放弃，然而千颂伊却以为是借口。在看到百年前与都敏俊长得一样的人的照片后，她终于相信了他是外星人，并帮他隐藏身份。

千颂伊拍戏时受伤，李辉京为保护她也受伤昏迷。刘世美劝说千颂伊接受李辉京，她有些动摇，拒绝了都敏俊当经纪人的请求。都敏俊为保护千颂伊，故意在李载京面前展露超能力以转移其视线，李载京接连加害都敏俊。

李辉京发现哥哥是几次事故的重大嫌疑人，找到证据在都敏俊帮助下将其送进警察局。但李载京事先安排了暗杀千颂伊的行动，都敏俊在大庭广众下使用超能力救了她，导致众人怀疑都敏俊是外星人。他将千颂伊带到度假屋求婚。

都敏俊说出一个月后要离开地球的消息，千颂伊不相信并伤心质问。最后她选择妥协，想留下美好回忆。都敏俊决定留下，却没说可能付出生命代价。千颂伊和都敏俊结婚并制作视频给他。都敏俊离开那天出现流星雨，他交代千颂伊好好生活并承诺尽力寻找回来的办法。

千颂伊慢慢接受都敏俊离开的事实。三年后，她和刘世美的事业都有进展。在一次电影节红毯上，时空静止，都敏俊出现，之后又消失，因为他还没找到能永远留在地球的办法，但每次停留时间越来越长。