友達の家から帰宅中に恐ろしいものを目撃したウィル少年が忽然と姿を消す。その頃、町の国立研究所では恐るべき実験が行われていた。
ルーカス、マイク、ダスティンの少年3人組が森の中で少女を見つける。ジョイスは怪しい電話の件を警察に報告するが、取り合ってもらえない。
ジョイスはウィルが自分にメッセージを送っていると確信する。バーバラの安否を心配するナンシーは、ジョナサンが撮った写真に目を留める。
ウィルの生存を信じ、何とかコンタクトを取ろうと必死のジョイス。少年らは変装したイレブンと学校に向かい、ナンシーとジョナサンは調査を開始する。
ホッパーが研究所に忍び込み、少年たちは異次元の話を先生に尋ねる。ナンシーとジョナサンは、ウィルを連れ去った謎の生物と対峙する覚悟を決める。
暗闇の中で共に恐怖を体験し距離を縮めるジョナサンとナンシーに嫉妬するスティーブ。ホッパーとジョイスは、研究所で行われている実験の実態を知る。
イレブンたちが追っ手から逃げている頃、ホッパーはジョナサンらから謎の物体の存在を聞かされる。ウィルの居場所を突き止めたいジョイスらは…。
ホッパーとジョイスがブレンナー博士らに捕らえられ、子供たちは体育館に取り残される。ジョナサンとナンシーはウィルの家で"戦闘準備"を開始する。
ハロウィン間近。子どもたちは、ゲームセンターでいきなり1位に躍り出た高得点者に興味津々。ホッパーは、大量のカボチャが腐る謎の事件を捜査する。
ハロウィンの夜、ウィルの恐ろしい体験を聞いたマイクは、ますますイレブンへの想いを募らせる。バーバラのことを思い、罪悪感に苦しむナンシー。
奇妙な生き物を見つけて飼い始めるダスティン。イレブンの苛立ちは高まるばかり。ボブの悪気のない励ましのせいで、ウィルに危険が迫る。
具合が悪くなったウィルは、母ジョイスにすべてを打ち明ける。ホッパーが全容をつかもうと独自の捜査を続けている頃、イレブンは衝撃の事実を知る。
ある人物と一緒に陰謀を企てるナンシーとジョナサン。ジョイスは謎解きが得意なボブに助けを求め、イレブンは自分の過去を知る人を訪れる。
影の怪物を感じるウィルの力は一層強まるが、その対処法はわからないまま…。その頃、ダスティンとスティーブが、思わぬ形で力を合わせ戦っていた。
"見る力"を使って真実をたどるイレブンは、復讐心に燃える1人の少女と出会う。やがて、彼女が率いる、はみ出し者集団と行動を共にし始めるが…。
突然の襲撃で、血の海となった研究所に閉じ込められてしまうウィルやジョイスたち。何とか封鎖を解除するため、意外な人物が立ち上がる。
イレブンは、自分が引き起こした問題に対峙する覚悟を決める。一方、ジョイスたちは、ウィルを人質に取っている影の怪物を追い出す方法を思いつく。
仕事に励む者や恋する者でにぎわう夏。だが、ダスティンが無線でロシア語の交信を傍受し、ウィルが異変を感じ始めた時、町は不穏な空気に包まれる。
ナンシーとジョナサンが手がかりを追い、ロビンが秘密通信の解読に加わる。買い物を楽しむマックスとエル。ある出来事を境に幻覚に苦しみ始めるビリー。
ビリーを捜すエルとマックス。ウィルは女子なしの日を過ごすと宣言し、スティーブとダスティンは張り込みを敢行。研究所へ向かうジョイスとホッパー。
"コード・レッド"が発動され、再び怪物との対決に挑むエルと仲間たち。母カレンに励まされ真実を追い続けるナンシー。ロビンが設計図を手に入れる。
古びた農家とスターコート・モールの地下深くに不気味な秘密が潜んでいることが少しずつ明らかになり、マインド・フレイヤーはますます力を蓄えていく。
ロシア人の計画を暴露するアレクセイ。エルはビリーがどこにいたのかを突き止め、ダスティンとエリカが決死の救出作戦を実行する。
残された時間が刻一刻と少なくなり、殺し屋が迫る中、ホーキンスへと急いで戻るホッパーら一行。同じ頃、エルと子供たちは戦いの準備を進めていた。
怒り狂うマインド・フレイヤーが現れ、フードコートが恐怖に包まれる。そして地下では、まさに世界の未来が脅かされようとしていた...。
新しい学校でいじめられても反撃できないエル。ジョイスは不気味な小包を受け取る。ホーキンスで、肝の据わったプレイヤーがD&Dゲームを盛り上げる。
カリフォルニアを訪れるマイク。死者が出て不安に包まれるホーキンスで、事件を調べ始めるナンシー。エディが目の当たりにした恐怖を仲間に打ち明ける。
マレーとジョイスはアラスカに飛び、エルは深刻な事態に直面する。ホーキンスの悪魔の情報を集めるロビンとナンシー。衝撃的な話を伝えるオーエンズ。
大きな脅威に追い詰められていくマックス。患者との面会を求めて、ペンハースト病院に訪問者がやって来る。ロシアで決死の計画を実行するホッパー。
オーエンズに連れられネバダに到着したエルは、過去を突きつけられる。廃屋で手がかりを探すホーキンスの子供たち。ヴェクナが新たな犠牲者を出す。
鉄のカーテンの向こうで命がけの救出作戦が繰り広げられ、カリフォルニアでは子供たちがハッカーに助けを求める。危険を承知で行動を起こすスティーブ。
怪物との戦いに備えるホッパー。ヴェクナの動機を分析したダスティンは、裏側からのメッセージを解読する。エルは遠い記憶の中に力を見いだす。
驚くような光景を目の当たりにするナンシー。エルは重要なテストにパスする。ホーキンスで武器を調達し、戦いに備える仲間たち。
ホーキンスと世界を救うため、メタルの爆音を響かせる。それは、自らの危険を顧みず、互いに遠く離れた場所からそれぞれの攻撃を仕掛けて挑むヒーローたちの戦い。