L'agent spécial Lemmy Caution débarque à Alphaville, capitale d'une galaxie étrangère, pour retrouver son collègue disparu, le Russe Henri Dickson. Il doit aussi s'emparer du professeur von Braun, concepteur du superordinateur Alpha 60 qui règne sur cette ville inquiétante : conscience, larmes et sentiments sont interdits, et tout le monde semble anesthésié par les tranquillisants.

Situé en 1984, Alphaville cite aussi Éluard (Capitale de la douleur), Harry Dickson (Sherlock Holmes belge de série Z) et, bien sûr, les polars de Peter Cheyney incarnés par Eddy Constantine. Avec son léger accent américain et sa face tavelée, celui-ci a conquis les foules françaises dans le rôle de l'espion dur à cuire au grand coeur. Dans un noir et blanc sublime relevé d'humour absurde, Godard filme la désolation d'un monde déshumanisé où la technique a pris le pouvoir. Le décalage temporel d'avec le Paris de 1964 ajoute une touche d'étrangeté, comme dans ce bureau de poste dernier cri où Lemmy Caution entre pour "télécommuniquer" dans une cabine en bois.