《牛仔和外星人》的剧情设定在1873年的美国西部，故事发生在一个名为“忏悔”的小镇。主人公杰克·洛根突然在荒漠中醒来，他失去了所有的记忆，唯一的线索是手腕上带着的神秘金属装置。在努力找回记忆的过程中，他发现自己置身于一个充满敌意的小镇，这里的居民对他并不友好，他的存在甚至需要得到镇上的开拓者伍德罗的许可。

然而，小镇的平静生活被突如其来的外星飞船打破，外星生物开始劫掠小镇的居民。在这危急关头，杰克意外触动了金属装置，成功击落了一艘外星飞船，并找回了部分记忆。他意识到，自己或许拥有对抗外星人的能力。于是，他和小镇上的居民，包括神秘女郎艾拉、伍德罗以及他的手下，团结起来，共同对抗外星人的侵略，为了生存而展开了一场惊心动魄的战斗。