Сюжет разворачивается вокруг так называемой Зоны, образовавшейся на Земле после вторжения пришельцев - места наполненного страшными и непонятными чудесами. Действие повести происходит на Земле предположительно в 70-е годы XX века в городке Хармонт, в выдуманной англоязычной стране.
Примерно за 13 лет до начала описываемых в книге событий в нескольких местах на земном шаре происходит высадка инопланетных пришельцев. Зоны расположены вдоль плавной линии на поверхности Земли, проекции так называемого радианта Пильмана — точки, лежащей на прямой, соединяющей Землю и Денеб. Быстро выяснилось, что люди и животные проживать в Зонах не могут, и всё население было из них срочно эвакуировано. Сами зоны обнесены строго охраняемым ограждением и официально стали предметом осторожного научного изучения. Также очень быстро обнаруживается, что в Зонах много артефактов непонятного предназначения. Некоторые из них весьма полезны — например, могут лечить болезни, некоторые просто странные игрушки, а некоторые — крайне опасное оружие.
Строится множество гипотез, по-разному объясняющих, что такое Зоны и каким образом они нужны инопланетянам для контакта с нами. Один из героев книги доктор Валентин Пильман образно предполагает, что все артефакты — «пустышки», «этаки», «браслеты» — это всего лишь космический мусор, оставленный инопланетянами на планете Земля во время случайного посещения, сродни пустым банкам и бутылкам, забытым после человеческого пикника на обочине дороги.
Одна из основных тем повести — моральный выбор тех, в чьи руки попадают артефакты Зоны, то, как ими воспользуется человечество, которое, строго говоря, плохо понимает, в чём предназначение этих опасных игрушек, неизвестно зачем оставленных пришельцами.
Одна из Зон оказалась невдалеке от города Хармонта. Главный герой книги Рэдрик Шухарт, житель Хармонта, становится сталкером, то есть зарабатывает на жизнь, вынося из Зоны артефакты, обладающие необычными свойствами и продающиеся за большие деньги. Сюжет книги построен как описание жизни Шухарта от 23 лет до 31 года. Большую часть жизни он был нелегальным сталкером, преступником, сидел в тюрьме, в молодости был официальным сотрудником Института внеземных культур. Ещё одна тема повести — исковерканная судьба хорошего в общем - то человека, который становится преступником, делая всю «грязную работу» за перекупщиков, которые в итоге получают намного больше него.
У сталкеров, как правило, рождаются дети с многочисленными физическими и биологическими отклонениями от нормы, причём причины этого медицина найти не может (в частности, радиации и химических примесей в атмосфере Зоны нет). Та же участь постигла и единственную дочь Шухарта — Марию (Мартышку). Рэдрик любит жену и дочь, но периодически теряет контакт с семьёй из-за тюремных сроков. Также стоит отметить, что Рэдрик неоднократно изменял своей жене с Диной Барбридж: «он стал думать о сестре Артура, о том, как он с этой Диной спал — и трезвый спал, и пьяный спал». Тем не менее он не может отказаться от походов в Зону, разрушившую его жизнь — отчасти из-за желания получать большие деньги и не считать их, но главным образом — из-за магнетического притяжения Зоны, понятного только настоящему сталкеру. В Зоне он чувствует себя на своём месте и без неё уже не может.
В конце книги Шухарт планирует и осуществляет свою заключительную миссию в Зоне: он решает найти «Золотой Шар» — артефакт, который согласно легенде может выполнить самое сокровенное желание того, кто его обнаружит. Шухарт идёт к Шару, будучи совершенно разочарованным в своей жизни и в людях, как к последней надежде. Сложность миссии состоит не только в том, что дорога к Шару смертельно опасна, но и в том, что последняя ловушка на пути к нему требует жертвы — одной человеческой жизни. И Шухарт приносит эту жертву в виде своего спутника, юноши, который напросился к нему в ученики — Артура Барбриджа.
Отец Артура — старейший сталкер по прозвищу Стервятник, известный тем, что ходившие с ним в Зону часто не возвращались. У Барбриджа двое нормальных здоровых детей — исключение среди сталкеров. Барбридж по секрету сообщил Шухарту, что вымолил себе детей у Золотого Шара. Сам он больше не может дойти до Шара, потеряв в Зоне обе ноги — тогда его вытащил на себе Рэдрик. Стервятник раскрыл Шухарту место нахождения Шара и расставленные на пути к нему ловушки, одна из которых требует «жертвоприношения» («мясорубка»), не только из благодарности — он надеется, что Шухарт сможет вернуть ему ноги. Барбридж не знает, что Рэдрик взял Артура с собой.
Финал книги остаётся открытым — Артур погибает в «мясорубке», Рэдрик подползает к Шару, тщетно пытаясь сформулировать своё самое сокровенное желание. Он вспоминает всю свою искалеченную жизнь, пытается вспомнить что-то светлое, но не получается. В итоге он не может придумать ничего, кроме того, что воскликнул Артур за несколько секунд до своей смерти: «СЧАСТЬЕ ДЛЯ ВСЕХ, ДАРОМ, И ПУСТЬ НИКТО НЕ УЙДЁТ ОБИЖЕН?6?
