1955, Asteroid City est une ville minuscule, en plein désert, dans le sud-ouest des États-Unis. Le site est surtout célèbre pour son gigantesque cratère de météorite et son observatoire astronomique à proximité. Ce week-end, les militaires et les astronomes accueillent cinq enfants...
Alors que sa communauté a été prise pour cible, un Rabbin décide de mener l'enquête lui-même. Convaincu que l'adolescent accusé de l'attaque est innocent, il prend les armes pour faire éclater la vérité et arrêter les vrais coupables.
