यह कहानी एक परग्रही (आमिर खान) की है। जो पृथ्वी में आता है और उसका उसके यान को बुलाने वाला रिमोट एक चोर लेकर भाग जाता है। इसके बाद वह धरती पर ही घूमता रहता है और उसी दिन जग्गू (अनुष्का शर्मा), सरफराज (सुशांत सिंह राजपूत) से मिलती है। दोनों एक दूसरे से प्यार करने लगते हैं। जग्गू जब यह बात अपने पिता (परीक्षित साहनी) को बताती है तो वह साफ मना कर देते हैं, क्योंकि वह एक पाकिस्तानी रहता है। उसके पिता फिर अपने स्वामी (सौरभ शुक्ल) से बात करते हैं। वह बताता है कि यह जग्गू को धोका देगा। जग्गू उसकी बात को गलत साबित करने के लिए शादी करने का निर्णय लेती है। लेकिन जब वह शादी के लिए पहुँचती है तो उसे एक पत्र मिलता है। जिसमें उसके शादी नहीं करने के बारे में लिखा होता है।

इसके बाद जग्गू बृगेस से सीधे भारत लौट आती है। इसके बाद जग्गू की मुलाक़ात पीके से होती है। पीके उसे अपने पिछले किए गए कार्यों के बारे में बताता है। वह बताता है कि किस तरह उसने कपड़ा पहनना और सामान लेना आदि सीखा। इसके अलावा वह बताता है कि वह भैरों सिंह (संजय दत्त) से मिलता है वह उसे एक जगह ले जाता है, जहाँ वह एक युवती के हाथ पकड़ कर छः घंटो में भोजपुरी सीख लेता है। पीके को पता चलता है कि उसका रिमोट को चोर लेकर दिल्ली में बेच दिया होगा। इस लिए वह राजस्थान से दिल्ली आता है। जहाँ उसे जग्गू मिलती है।

एक दिन जग्गू के मन को पीके पढ़ता है तो उसे सरफराज के बारे में पता चलता है। वह जग्गू को बताता है कि यह भी हो सकता है कि वह पत्र किसी और के लिए हो। उसमें किसी का भी नाम नहीं लिखा था। और जिस बच्चे ने उसे वह पत्र दिया वह भी उसे नहीं पहचानता है। जग्गू जब सरफराज से संपर्क करती है तो उसे सच्चाई का पता चलता है। इसके बाद पीके को अपना रिमोट मिल जाता है और वह अपने गृह लौट जाता है।

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