Peter Venkman, Raymond Stantz et Egon Spengler, chercheurs à l'université, sont virés de leurs postes. Ils décident alors d'ouvrir une société d'investigations paranormales nommée SOS Fantômes. Rejoints par un quatrième membre, Winston Zeddemore, ils deviennent bientôt le seul espoir du monde face à Gozer, un dieu sumérien malveillant qui se téléporte dans notre monde grâce à un immeuble maléfique érigé par ses fidèles à Central Park West, dans la ville de New York.