Действие фильма происходит в вымышленном времени и пространстве; у героев нет имён — только прозвища.
Приблизительно за двадцать лет до начала действия фильма зарегистрировано падение метеорита. В этом районе начали происходить аномальные явления, стали пропадать люди. Место получило название «Зона», и поползли слухи о некоей таинственной комнате, где могут исполняться желания: самые заветные, самые искренние, самые выстраданные. Зону оцепили военными кордонами и колючей проволокой.
Главный герой фильма — недавно вышедший из тюрьмы человек, которого называют «Сталкер». Он живёт в бедности с больной дочерью и женой. Сталкер зарабатывает на жизнь, организуя нелегальные экспедиции в Зону, несмотря на протесты своей жены. Его наняли проводником Профессор и Писатель. Фильм начинается в чёрно-белой гамме с того, что трое героев, оторвавшись от военного патруля, проникают в Зону. Здесь картина становится цветной. Цель путников — найти ту самую Комнату. Выясняется, что вход в неё расположен в нескольких сотнях метров от начала пути. Сталкер требует, чтобы спутники беспрекословно подчинялись его указаниям, объясняя, что прямой путь в Зоне — не самый короткий. Профессор согласен, а Писатель, который отправился в Зону в поисках выхода из творческого кризиса, относится к угрозам и предупреждениям Сталкера об опасности Зоны скептически. Троица отправляется в долгий обходной путь.
В чём конкретно состоит опасность ловушек, в фильме не раскрывается, но к концу путешествия Писатель, столкнувшись с некими аномалиями, больше не спорит со Сталкером. Благополучно избежав всех ловушек Зоны, в том числе и самой опасной из них — «мясорубки», — герои добираются до Комнаты. Писатель в последний момент отказывается загадывать желание; Профессор, как выясняется, имел своей целью не загадать желание, а уничтожить Комнату, для чего нёс с собой портативную 20-килотонную атомную бомбу. Своё намерение он мотивировал стремлением предотвратить претворение в жизнь опасных подсознательных желаний, которые могут привести к гибели человечества. Сталкер убеждает его, что уничтожать Комнату нельзя, и Профессор разбирает и выбрасывает бомбу. С порога Комнаты герои, так и не загадав желания, уходят назад. Сталкер возвращается домой, к жене и дочери. Он говорит жене, что в людях не осталось веры, необходимой как для похода в Зону, так и в жизни. Однако несмотря на то, что герои так и не вошли в комнату, в их жизни происходит перелом; они понимают, что в их жизни есть всё, что им нужно, раз они отказались от исполнения желания.