Nick Halloway, analyste financier bon vivant, s'éprend d'Alice Monroe, blonde réalisatrice rencontrée dans un restaurant. Ayant du mal à se remettre de cette soirée bien arrosée, il s'endort pendant une conférence donnée par la firme Magnascopics et ne quitte pas sa place à temps lorsqu'un cyclotron se détraque, causant la destruction d'une bonne partie du bâtiment. Au réveil, Nick comprend vite la vérité : il est devenu invisible. Une véritable aubaine pour David Jenkins, agent dissident de la CIA, qui le traque sans merci pour l'utiliser à des fins belliqueuses. Nick demande l'aide du professeur Max, important savant, mais celui-ci est kidnappé et assassiné par Jenkins. Nick trouve alors un refuge provisoire dans la résidence secondaire désertée de son meilleur ami. C'est là qu'il trouve Alice venue passer un week-end de détente. Il lui raconte son aventure et elle accepte de l'aider. Tandis qu'il s'enfuient ensemble, Jenkins parvient à enlever la jeune femme. Nick fait semblant d'accepter de se rendre mais il arrive à sauver son aimée et à liquider Jenkins. La CIA le laisse finalement filer de peur de voir les méthodes peu orthodoxes de Jenkins ébruitées. Le couple part alors filer le parfait amour dans les montagnes en Suisse.