能源部实验失败，放出一只怪物。怪物杀害一名科研人员后逃出霍金斯国家实验室，并袭击了归家途中的少年威尔·拜耶斯。威尔母亲乔伊发现儿子失踪后报案，警长霍普受理案件，在勘察过可能的案发地段后初出头绪。寻子无果而几近崩溃的乔伊接到一通不明电话后更加歇斯底里。快餐店老板接纳不明身份的女孩“十一”，并打电话给社工求助，却被上门的能源部人员杀害。十一在逃跑的过程中遇到前来寻找威尔的迈克、达斯汀和卢卡斯。

迈克瞒着家长收留十一，两个死党见识到十一的超能力以及她跟威尔的潜在联系后也对她放下成见。十一的幽闭恐惧症诱发其对实验室经历的回闪。能源部继续追捕十一。霍普在威尔失踪案的侦办过程中再接快餐店命案，尝试将两案联系起来，但频繁的案件让他倍感压力。乔伊买来新电话坐等威尔来电，但超自然现象再现且较上次更为剧烈。乔纳森为寻找威尔跟父亲朗尼交涉，其后又带夜视相机寻找线索，恰逢南茜跟同学的派对。派对上被冷落的芭比随瞬间异象消失，南茜初尝禁果。

迈克等人决定带上十一再去寻找威尔。十一独处时常受外物影响而断续回忆起实验室经历。乔纳森被史蒂夫等人当作偷拍狂并遭到羞辱，南茜看到照片后到乔纳森蹲守的树林里寻找芭比，却意外看见怪物，遂求助于家长。维勒太太探望乔伊，霍利看见墙上的怪物。乔伊用彩灯跟威尔“交流”，在威尔指示下躲过了怪物。霍普欲搜查能源部，以发掘威尔失踪案的线索，却被对方推搪应付。他从旧卷宗里发现能源部负责人布伦纳曾遭到实验虐待指控，随后却获悉州警寻得威尔的尸体。迈克不能接受威尔已死的事实遂向十一释放情绪。

乔伊坚信威尔还活着，不承认州警寻获的尸体，并与乔纳森发生争吵。迈克三人发现十一能接收威尔的信号，遂带她到学校借助“希斯无线电”寻找威尔，期间教训了恶霸特洛伊。能源部派遣人员探索异度空间，却以折损人员收场。南茜对史蒂夫的冷漠感到失望，随后在照片中发现怪物的身影后去找乔纳森。乔纳森因而对乔伊释怀，还就偷拍举动向南茜敞开心扉。两人确信威尔和芭芭拉还活着。迈克等人借助十一的超能力听到威尔跟乔伊的对话。朗尼回家安慰乔伊。霍普盘问州警后发现威尔尸体是假的，于是夜探能源部。

霍普夜探能源部被制服，醒来发现自己被送回家中，家里还被安装窃听器。能源部初步掌握十一的行踪。乔伊发现朗尼回家只为领取保险金，于是将其赶出家门。霍普找到乔伊，透露自己被监听的情况，并对乔伊所述经历表示肯定，让乔伊惊喜又感激。迈克三人组欲寻找逆世界入口，十一要远离实验室所以干扰众人的指南针。卢卡斯跟迈克发生争执，十一回忆起恐怖的实验经历后离开现场。南茜和乔纳森去寻找怪物。南茜身陷逆世界，乔纳森没有察觉逆世界入口。