Первая часть романа написана от лица автора, в повествовательном стиле. Роман начинается с подробного описания падения Тунгусского метеорита в 1908 году, цитат из отчёта об экспедиции Кулика, исследовавшего место падения, и упоминания о варианте объяснения феномена, выдвинутого «одним молодым советским учёным» — гипотезе аварии инопланетного космического корабля.
Основные события романа происходят в будущем (относительно момента написания) — в начале XXI века (в романе упоминаются как недавнее прошлое события 2003 года). В мире произошли значительные социальные преобразования: «много лет прошло со дня падения последнего капиталистического государства», на планете началась эпоха коммунизма. Технический прогресс шагнул далеко вперёд. Человечество овладело ядерной и термоядерной энергией, повсеместно используются ядерные электростанции, создан ядерный двигатель для космических кораблей. Осуществляется проект по изменению климата: проведено искусственное обводнение Сахары, теперь предполагается подвесить над полярными районами искусственные термоядерные солнца, обеспечивающие дополнительный обогрев полюсов. Во время работ по сооружению обслуживающих установок для искусственных солнц в районе Подкаменной Тунгуски, куда в своё время упал Тунгусский метеорит, находят необычайно прочную оплавленную капсулу, в которой находится катушка с тонкой металлической проволокой.
Находка имеет явно неземное происхождение, её тут же связывают с Тунгусским метеоритом, который, как оказывается, был инопланетным космическим кораблём, потерпевшим аварию на подлёте к Земле. Анализ всех данных наблюдения за Тунгусским метеоритом позволяет установить, откуда прибыл корабль — оказывается, это одна из внутренних планет Солнечной системы. Меркурий исключается — там невозможна жизнь. Следовательно, корабль прилетел с Венеры.
Исследование катушки показывает, что проволока была неравномерно намагничена, как если бы на ней сделана магнитная запись. Запись удаётся частично прочитать, после чего трудами огромного количества математиков и лингвистов проводится расшифровка. Из той части записи, которую удаётся понять, люди узнают, что жители Венеры собирались захватить Землю — отправить на Землю поток высокоэнергетических частиц, под действием которого всё живое погибнет, а после снижения уровня радиации — заселить планету. Надёжность расшифровки нельзя считать стопроцентной — остаётся вероятность ошибочного толкования. Чтобы проверить полученные данные, принимается решение отправить на Венеру экспедицию на космическом корабле «Космократор» — первом корабле с ядерным двигателем, недавно построенном на Земле и проходящем испытания. Во второй части повествование ведётся от имени пилота Смита — лётчика, входящего в состав экспедиции. Экспедиция благополучно достигает Венеры, пережив по пути встречу с метеоритным роем. Венера оказывается землеподобной планетой с плотной атмосферой, непригодной для дыхания. Корабль совершает посадку в пустынной местности, члены экспедиции начинают исследования. Обитателей Венеры они не встречают, но зато сталкиваются с непонятными сооружениями явно искусственного происхождения, установками, полуразрушенными, но частично работающими в автоматическом режиме с неизвестной целью. В конце концов люди находят город — разрушенный, явно уничтоженный взрывами огромной энергии.
Найденные в городе и хранилище в горах записи, сделанные тем же способом, что и запись на катушке, найденной на Земле, проливают свет на тайну. Оказывается, жители Венеры обогнали землян в техническом развитии и как минимум к началу XIX века по земному летоисчислению уже овладели ядерной энергией и начали строить межпланетные корабли. Тогда они и придумали свой план захвата Земли. Они создали гигантские излучатели заряженных частиц, чтобы обстрелять Землю, генератор антигравитации, чтобы выводить в космос большое количество кораблей. Однако на последнем этапе реализации плана на Венере началась внутренняя война, длившаяся несколько десятилетий и приведшая к полному упадку. В начале XX века одна из сторон была настолько уверена в успехе, что отправила на Землю корабль для предварительной разведки, но через несколько лет (в те же годы, когда на Земле шла первая мировая война) Венера погибла. Конкретные обстоятельства гибели планеты остаются неизвестными, ясно лишь, что одна из сторон использовала энергию, накопленную для уничтожения Земли, как оружие против другой стороны, в результате уничтожив всех. Было высказано предположение, что кто-то мог выжить, но весьма неуверенно.