Falling Skies erzählt die Geschichte einer Invasion von Außerirdischen (von den überlebenden Menschen „Skitter“ und „Mechs“ genannt, letztere sind von den Skitters kontrollierte Kampfroboter) und folgt einer Gruppe von Überlebenden. Im Laufe der Invasion haben die Außerirdischen die Menschheit stark dezimiert, Erwachsene getötet und Kinder mittels eines mit dem Zentralnervensystem verbundenen Parasiten, der sogenannten Steuerung, zu ihren Sklaven umfunktioniert. Ziel der Aufklärungsgruppe rund um den Militärhistoriker und Vizebefehlshaber der Widerstandszelle „Die Zweite Massachusetts“ Tom Mason, dem Protagonisten der Serie, ist das Sammeln von Informationen und vor allem das In-Erfahrung-Bringen der Pläne der Außerirdischen. Später erfahren sie, dass den Skitters der gleiche Parasit wie den Kindern verpflanzt wurde, weshalb sie vermuten, dass sie früher „etwas anderes“ waren. Außerdem entdecken sie eine weitere außerirdische Spezies, welche „Overlords“ genannt werden, die im Gegensatz zu den Skitters eine humanoide Körperform besitzen und die Skitters offenbar befehligen. Außerdem tauchen spinnenähnliche Aliens auf, welche sich durch alles, sogar durch Stahl, durchfressen können. Zum Ende der 2. Staffel gelingt der „Zweiten Mass“ ein Anschlag gegen die Aliens und ein Overlord wird dabei getötet. Zuvor hatte eine Gruppe von Rebellen innerhalb der fremden Allianz den Menschen die nötigen Informationen zu diesem Anschlag gegeben. Die zweite Staffel endet damit, dass eine neue Spezies auf dem Planeten landet. Es bleibt vorerst unbekannt, ob es sich um weitere feindliche Eindringlinge handelt oder um neue Alliierte.

Zu Beginn der dritten Staffel stellen sich die neuen Außerirdischen – die „Volm“ – als Verbündete heraus, die selbst – schon seit Generationen – Krieg gegen die Overlords (von den Volm „Espheni“ genannt) führen. Die neuen Verbündeten statten die Menschen mit fortschrittlichen Waffen und Technologien aus, die es beispielsweise ermöglichen, die Steuerungsparasiten rückstandsfrei zu entfernen oder „Mechs“ zu vernichten. Tom wurde in der Zwischenzeit zum Präsidenten der „Neuen Vereinigten Staaten“ gewählt und die allgemeine Lage der Menschen hat sich zwischenzeitlich verbessert. Allerdings ist trotz der Hilfe der „Volm“ sowie der Skitter-Rebellen noch kein entscheidender Sieg gelungen. Gegen Ende der Staffel entführt Karen, der neue Overlord, Anne Glass und ihre Tochter „Lexi“ und aktiviert ein auch für die Volm von außen undurchdringliches Netz um den gesamten Planeten, welches die Atmosphäre für Menschen und andere irdische Lebensformen innerhalb weniger Monate vergiften wird. Bei einem Angriff der Espheni auf die Basis der Volm werden – bis auf den Sprecher „Cochise“ – alle der verbündeten Außerirdischen getötet. Die unter der zerstörten Volm-Basis verschüttete hochenergetische Volm-Waffe kann schließlich ausgegraben und gegen die Espheni-Basis in Boston zum Einsatz gebracht werden, die zerstört wird. Das Energienetz um die Erde bricht daraufhin zusammen und ein großes Volm-Schiff landet in Boston. Obwohl die befreundeten Außerirdischen den Kampf zunächst alleine weiterführen und die menschlichen Überlebenden in ein sicheres Reservat in Brasilien überführen wollen, kann Tom Mason den Commander der Volm überzeugen, die Menschen ebenfalls ihren Krieg gegen die Besatzer fortsetzen zu lassen. Karen wird bei einem Treffen von Tom Mason und Maggie erschossen; Ann Glass und Lexi kommen frei.