Chirurgien, physicien, pilote de course et chanteur vedette d'un groupe rock, Buckaroo Banzai est un héros polyvalent. Il réussit une expérience avec une auto si rapide qu'elle arrive à percer la matière; il découvre ainsi qu'à l'intérieur des choses se trouve une huitième dimension peuplée de créatures étranges. Certains de ces êtres, appelés Lectroides, se trouvent d'ailleurs dans notre monde et ont emprunté forme humaine. L'un d'eux voit dans la prouesse de Buckaroo Banzai la chance qu'il attendait pour regagner son univers parallèle et cherche à s'emparer de la voiture hyper-véloce. Banzai est aidé dans sa lutte contre cet adversaire redoutable par ses musiciens, tous spécialistes comme lui.