Cerita dimulai dengan insiden menegangkan di luar angkasa ketika astronot NASA, Spencer Armacost (Johnny Depp), dan rekannya, Alex Streck (Nick Cassavetes), sedang melakukan perbaikan rutin di satelit. Sebuah ledakan misterius terjadi, menyebabkan pusat kendali kehilangan kontak dengan kedua astronot selama dua menit penuh. Setelah berhasil kembali ke bumi dengan selamat, Spencer disambut sebagai pahlawan nasional oleh publik dan istrinya yang setia, Jillian (Charlize Theron), seorang guru sekolah dasar yang rapuh namun berintuisi tajam.
Meskipun Spencer tampak sehat dan bahkan lebih penuh gairah dari sebelumnya, Jillian mulai merasakan ada sesuatu yang keliru. Suaminya yang dahulu hangat kini terasa dingin, mekanis, dan dipenuhi oleh ambisi asing yang tidak pernah ia miliki sebelumnya. Kecurigaan Jillian berubah menjadi paranoia akut ketika Alex Streck tiba-tiba meninggal akibat stroke mendadak setelah menunjukkan perilaku agresif, disusul oleh bunuh diri misterius istri Alex. Situasi semakin mencekam saat Jillian mendapati dirinya hamil anak kembar, sementara seorang mantan ilmuwan NASA (Joe Morton) memperingatkannya bahwa apa yang kembali dari luar angkasa dalam tubuh Spencer bukanlah suaminya, melainkan entitas asing yang menggunakan tubuh manusia untuk berkembang biak.
Keberhasilan film ini dalam membangun atmosfer ketakutan bertumpu pada performa gemilang Charlize Theron sebagai Jillian. Theron dengan sangat rapuh sekaligus kuat memotret transformasi seorang istri dari rasa syukur menjadi ketakutan yang melumpuhkan. Di sisi lain, Johnny Depp memberikan impresi yang sangat kontras dengan perannya yang biasa eksentrik; ia bermain dengan kontrol emosi yang luar biasa dingin. Tatapan mata Depp yang kosong, senyumnya yang terlalu sempurna, dan gerak-gerik tubuhnya yang kaku berhasil menciptakan efek uncanny valley yang mengerikan—sebuah cangkang manusia yang menyembunyikan predator kosmis.
Ambisi entitas di dalam tubuh Spencer untuk menembus struktur sosial bumi melalui kehamilan Jillian mencerminkan sebuah satir kelam mengenai hilangnya kendali tubuh perempuan dan alienasi dalam pernikahan konvensional. Ironisnya, di tengah kemegahan pencapaian teknologi kedirgantaraan Amerika yang diagungkan, ancaman terbesar justru menyusup melalui institusi yang paling sakral: keluarga. Spencer menggunakan status pahlawannya untuk naik ke puncak karier di industri militer, menunjukkan bagaimana sebuah invasi tidak memerlukan armada perang, melainkan hanya manipulasi birokrasi dan kekuasaan domestik.
Dari segi estetika, sinematografer Allen Daviau berhasil menangkap kontras visual yang memikat. Paruh pertama film dipenuhi dengan warna-warna hangat dan pencahayaan terang yang melambangkan kebahagiaan domestik. Namun, seiring dengan meningkatnya paranoia Jillian, visual film bergeser secara drastis menjadi dingin, dipenuhi palet warna biru metalik, abu-abu, dan bayangan-bayangan panjang yang mencerminkan isolasi psikologis yang dialami Jillian. Desain set apartemen mereka di New York yang luas namun sepi memberikan kesan claustrophobic, mempertegas posisi Jillian yang terjebak sendirian tanpa ada yang memercayainya.
Aspek audio juga memegang peranan sangat vital dalam mengalirkan rasa tidak nyaman secara konstan. Komposer George S. Clinton menggubah skor musik yang memadukan bebunyian elektronik frekuensi rendah dengan instrumen gesek yang disonan. Efek suara dalam film ini sengaja dirancang menonjol—seperti detak jam dinding yang keras, desis radio, hingga suara dengungan statis yang hanya bisa didengar oleh Jillian. Audio ini tidak hanya berfungsi sebagai latar, melainkan menjadi representasi sensorik dari sinyal asing yang tengah mentransmisikan data, membuat penonton ikut merasakan distorsi mental yang dialami sang tokoh utama.
Namun, alur cerita yang bergerak lambat dan formula narasi yang terlalu membebek pada pakem horor psikologis era 1970-an menjadi pedang bermata dua bagi film ini. Bagi sebagian penonton dan kritikus, paruh kedua film dinilai terlalu mudah ditebak dan kurang mengeksplorasi potensi fiksi ilmiahnya secara lebih mendalam. Resolusi konflik di akhir cerita yang meledak secara dramatis dinilai agak terburu-buru jika dibandingkan dengan pembangunan tensi di awal yang begitu sabar dan subtil.
Secara keseluruhan, jika Anda mencari film fiksi ilmiah yang dipenuhi pertempuran antariksa atau monster alien yang agresif, The Astronaut's Wife mungkin akan terasa mengecewakan. Sebaliknya, jika Anda menyukai eksplorasi psikologis tentang keraguan terhadap orang terdekat, atmosfer paranoia yang pekat, serta adu peran yang intens antara Charlize Theron dan Johnny Depp muda, film ini tetap menjadi tontonan fiksi ilmiah-thriller akhir 90-an yang menarik dan penuh gaya.