Falling Skies gaat over een buitenaardse invasie. Binnen enkele dagen komt 90% van de aardbevolking hierdoor om het leven. Het verhaal begint zes maanden na de start van de invasie. In de Amerikaanse stad Boston blijken enkele honderden mensen te hebben overleefd.
Deze overlevenden proberen nu de de strijd aan te gaan met de aliens. De verzetsgroep Second Massachusetts staat onder de leiding van de geschiedenis professor Tom Mason (Noah Wyle) en de gepensioneerde militair Captain Weaver (Will Patton), een veteraan uit de Golf oorlog.
Ondertussen moet de groep zien te overleven in een post apocalyptische wereld. Dit is uiteraard niet eenvoudig. Voedsel is zeer schaars en overal loert gevaar in de vorm van buitenaardse soldaten en killer robots. Door het verzet worden zij Skitters en Mechs genoemd.
Voor Tom is het ook een persoonlijke strijd, omdat één van zijn kinderen na de invasie door de aliens werd ontvoerd. Hij wil zijn zoon Ben zo snel mogelijk terug vinden.