Un garçon de 12 ans, Will Byers, disparaît après une partie de Donjons et Dragons alors qu’une créature vient de s’échapper du laboratoire de la ville. Le shérif Hopper s’occupe de l’affaire. Au même moment, une petite fille avec un tatouage « 011 » sur le bras apparaît. Les amis de Will, Lucas, Mike et Dustin la cachent et essayent de comprendre d’où elle vient. Surnommée « Elfe » (Eleven/Onze), la jeune fille reconnaît Will sur une photo. Toute la ville est à la recherche du garçon quand Barbara, une autre ado, est enlevée par le monstre. Elle est prisonnière d’un monde parallèle, comme à l’envers. Hopper s’intéresse au laboratoire, mais on lui cache les véritables expériences surnaturelles. Partant à la recherche de Barbara, Nancy, la sœur de Mike, voit la créature. Elle tente d’en parler aux adultes. Toute la bande d’ados suit l’enquête de la police en espérant pouvoir retrouver leur ami. Le corps de Will est repêché, mais Joyce, sa mère, ne veut pas y croire. Elle est persuadée qu’il est encore en vie quelque part, dans une autre dimension. C’est en fait un mannequin créé pour étouffer l’affaire. Onze continue de chercher Will grâce à ses pouvoirs magiques et des fréquences radio. Hopper s’intéresse de plus en plus au laboratoire, mais on lui met des bâtons dans les roues. Les enfants partent à la recherche d’un portail vers le « Monde à l’envers », mais Onze brouille les pistes, car elle a peur des créatures.


Nancy et Jonathan, le grand frère de Will, trouvent une porte vers cette dimension. Hopper et Joyce retrouvent la mère de Onze (en réalité, Jane), également sujette aux expériences du Dr Brenner. Onze révèle que c’est elle qui a ouvert le portail pendant les tests qu’elle a subis et qu’elle est recherchée par des autorités secrètes. Le gouvernement est à leurs trousses. Les adultes et les enfants parviennent à localiser, Barbara, décédée, et Will, que la créature traque dans l’autre monde. Joyce et Hopper pénètrent dans la dimension obscure et retrouvent Will. Nancy, Steve (son ex) et Jonathan tendent un piège à la créature. La créature a traversé le portail et s’attaque aux enfants et aux hommes du gouvernement. Onze se sacrifient pour sauver tout le monde. Hopper est persuadé qu’elle est encore quelque part et Will commence à éprouver les conséquences de son passage dans le Monde à l’envers.