온 동네 사람들이 다 아는 만년 취업준비생 석민(백서빈). 면접 불합격 통보를 받은 날, 그는 공원을 지나다 헬멧에 숟가락을 꽂고 외계와 교신 중인 나은(신연서)에게 첫눈에 반해버리고 만다. 친구가 먼저 나은에게 접근했다가 호되게 당했다는 사실을 알게 된 뒤에도 석민은 포기하지 않고 나은을 찾아 공원으로 향한다. 외계인과의 교신을 방해하지 말라며 그를 밀어내고 경계하던 나은은 석민과 아주 천천히 서로를 알아간다. 하지만 둘 사이가 가까워졌다고 믿기도 전에 나은은 외계별로 떠날 결심을 마친다.

사랑에 빠진 사람의 눈에 상대는 멀찍이 동떨어진 외계인만큼이나 특별하다. 그렇지만 나은이 외계별과 통신하려는 진짜 이유는 다른 데 있다. <어느 날 그녀가 우주에서>는 어두운 길로 빠지지 않으면서 지금의 청년들이 겪었을 법한 이야기를 밝게 감싸안으려 노력한다. 절대 평범하지 않은 이에게 빠져든 석민의 구애를 따라가는 영화는 어떠한 전조 없이 스치는 생각들을 떠오르는 대로 전하는 것처럼, 점차 쌓이는 인물의 새로운 정보와 우연한 사건 발생에 기대어 전개된다. 자칫 단조롭게 여겨질 수 있는 플롯을 특유의 발랄함과 독특함으로 상쇄하려는 청춘 로맨스 영화.