Em Invasão do Mundo: Batalha de Los Angeles, uma chuva de meteoros repentinamente atinge a Terra. Logo se descobre que na verdade são naves alienígenas, que desejam exterminar os seres humanos a qualquer custo. A cidade de Los Angeles é alvo de uma das principais batalhas, dentre as várias que ocorrem ao redor do planeta. Nela está envolvido o sargento Michael Nantz (Aaron Eckhart), que teve sua aposentadoria cancelada devido à gravidade dos ataques e ainda sofre o trauma de ter perdido vários homens em sua última missão. Obedecendo ordens do tenente William Martinez (Ramon Rodriguez), ele tenta ajudar no que pode para eliminar o invasor extraterrestre.