La acción comienza en un planeta (presumiblemente la Tierra) en una etapa prebiótica. Al borde de una cascada un extraterrestre humanoide espera mientras una enorme nave espacial, que permanecía inmóvil, empieza a alejarse. El humanoide bebe un líquido negro burbujeante y empieza a desintegrarse. Cuando sus restos corporales caen por la cascada, el ADN del extraterrestre sufre una reacción biogenética. En 2089, los arqueólogos Elizabeth Shaw y Charlie Holloway descubren un mismo mapa estelar en escrituras de varias antiguas culturas sin contacto entre ellas, interpretándolo como una invitación de los precursores o diseñadores de la humanidad, o «Ingenieros», a visitar un sistema planetario específico señalado en el mapa. Peter Weyland, el anciano fundador y dueño de la Corporación Weyland, reúne fondos para la creación y lanzamiento de la nave científica Prometeo, con el objeto de viajar hasta la luna distante LV-223, la única habitable en el sistema planetario del mapa. La tripulación de la nave viaja en hipersueño mientras el androide David monitorea el viaje, se entretiene mirando filmes del siglo XX y estudia obras de lingüística tales como La oveja y los caballos. Llegando al planetoide durante la Navidad de 2093, Shaw y Holloway explican al resto de la tripulación las características de la misión, consistente en encontrar a los Ingenieros. La directora de la misión, Meredith Vickers, les ordena que eviten hacer contacto sin su permiso. Prometeo aterriza cerca de una gran estructura artificial, que una parte del equipo explora. En los pasadizos de la estructura, frente a una enorme puerta, hallan el cadáver decapitado de un enorme extraterrestre antropomorfo, el cual parece ser un Ingeniero. El geólogo Fifield y el biólogo Millburn, dominados por el miedo, deciden emprender el regreso. David utiliza sus conocimientos de lingüística para descifrar la escritura de la puerta y abrir una vasta cámara abovedada. En el interior encuentran numerosos cilindros similares a ánforas, una estatua monolítica de una cabeza humanoide y la cabeza cercenada del cadáver del pasadizo. En secreto, David toma un cilindro, mientras de los cilindros restantes empieza a filtrarse un líquido oscuro. Rápidamente una fuerte tormenta se acerca y fuerza al equipo a retornar a Prometeo. Millburn y Fifield, que se han perdido en el laberinto de pasadizos, quedan atrapados en la estructura. En la Prometeo, Shaw descubre que el ADN del Ingeniero tiene una estrecha relación con el de los humanos. Mientras tanto, David examina el cilindro, del que extrae un líquido negro. Intencionadamente infecta a Holloway, dándole a beber disimuladamente la sustancia.