A la suite d'un accident de voiture, Léon Martin, souffrant d'un traumatisme, a perdu la mémoire. Sur les conseils du médecin, sa femme Marguerite l'emmène à la campagne, sans journaux ni radio. Ignorant tout des événements présents, Martin, croyant qu'il s'agit de Friquet, son chien disparu depuis deux ans, recueille Fédor qui vient de sortir d'un Spoutnik atterri non loin de là. Léon est peiné de voir Friquet refuser d'abord toute nourriture, mais il s'aperçoit ensuite que l'animal mange lorsqu'il entend retentir une sonnerie. Alertés par l'ambassade soviétique, le maire du village, les gendarmes et l'attaché aux affaires étrangères débarquent chez Léon pour reprendre le chien. Ils lui expliquent l'histoire du Spoutnik à laquelle il ne comprend rien mais, recouvrant peu à peu ses facultés intellectuelles, il finit par accepter de rendre l'animal à ses maîtres, non sans regret. Il l'accompagne même jusqu'en Union Soviétique. Alors que ses adieux à l'animal durent, la fusée du professeur Papov décolle avec Léon à bord. Après avoir survolé la Lune, il retrouve la Terre où il est admiré et fêté.