La premisa de la serie es que en el todavía futuro año 1980 (la fecha indicada en los créditos de apertura), la Tierra está siendo visitada intermitentemente por naves extraterrestres de un planeta moribundo que están secuestrando humanos y extrayendo sus órganos para sus propios cuerpos. Como se especula que las incursiones extraterrestres pueden ser el preludio de una posible invasión a gran escala, se ha creado una agencia militar internacional secreta de alta tecnología llamada SHADO (acrónimo de Supreme Headquarters Alien Defence Organization) para defender a la Tierra y a la humanidad contra los alienígenas misteriosos y aprender más sobre ellos, mientras que al mismo tiempo se mantiene la amenaza de una invasión alienígena oculta al público. Los cuarteles generales se encuentran en el subsuelo bajo unos estudios de TV que sirven de "tapadera". Straker, de gran carisma, gobierna como una máquina pensante y con gran autoridad su organización que fue creada bajo su conceptos e ideas y la defiende a ultranza. A su vez, Straker debe rendir cuentas como sus acciones e informes al consejo que provee los fondos presidido por su antagonista, el rudo general Henderson.

La defensa se articula a tres niveles: una base militar lunar con tres naves interceptoras que intentan destruir las naves que son detectadas en el espacio por el satélite SID (Space Intruder Detector), una segunda línea de defensa en la tierra con unidades móviles de ataque y una tercera en el océano, donde diversos submarinos SkyDiver pueden hacer despegar a su vez aviones para interceptar a los ovnis en el aire. Durante casi todos los capítulos, se repite la acción catenaria: Detección, seguimiento, ataque de ovnis y defensa de los humanos.

Los ovnis poseen una inquietante apariencia de peonza giratoria invertida, plateada y ululante y no pueden permanecer mucho tiempo en la Tierra sin autodestruirse, salvo que estén sumergidos en agua. Pueden acelerar a velocidades impresionantes y son capaces de disparar rayos semejantes al laser. Casi siempre son detectados por el SIDO o satélite en orbita terrestre o por la base lunar y hacerles seguimiento.

Los alienígenas, aparentemente son más adelantados tecnológicamente que los terrestres, y en su viaje van sumergidos en un extraño medio acuático para soportar las extremas aceleraciones del viaje, nunca aparecen identificados con un nombre, lo que los hace particularmente "extraños", incomprensibles bajo la lógica de los códigos humanos y temibles, ya que además pueden "poseer" mentalmente a algunos seres humanos.

Los alienígenas son similares al humano, viven en un mundo distante, extraño y en degradación, visten en casi todas sus apariciones un traje espacial rojo con accesorios plateados y su casco está inundado de un líquido verde. Pueden influir en las mentes de los humanos e incluso animales, cuando se desprenden del casco, cosa que rara vez hacen, tienen una piel con tinte verde y apariencia similar a la humana.

UFO disponía de un reparto muy extenso, pero mantenía un personal de actores de base en los 26 capítulos.

Actores recurrentes:

Coronel Straker, Director de SHADO: Ed Bishop

Coronel Alec Freeman, subdirector SHADO: George Sewell

Coronel Paul Foster: Michael Billington

Teniente Nina Barry: Dolores Mantez.

Teniente Virginia Lake: Wanda Ventham

Teniente Gay Ellis : Gabrielle Drake