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K PAX es la historia particular de Prot (Kevin Spacey), un hombre que es detenido por la policía de Nueva York, mientras recoge a una anciana recién atacada en la estación del tren.

Dado que sus respuestas resultan bastante confusas para la policía, el hombre es transferido a un hospital público e inmediatamente después a un hospital psiquiátrico. La razón: Prot se encuentra en perfecto estado de salud y es bastante inteligente, pero dice haber nacido en el planeta K-PAX, en la constelación de Lyra.

En el instituto psiquiátrico se vuelve paciente de Mark Powell (Jeff Bridges), quien prontamente se impresiona ante la lucidez de Prot. El se encarga de educar a su propio psicólogo, y además influencia inmensamente al grupo de pacientes del hospital, quienes creen fielmente que Prot llevará a uno de ellos de vuelta a K PAX.

El Dr. Powell por su cuenta, investiga el origen de éste lúcido y chiflado hombre, hasta finalmente identificarlo físicamente como Robert Porter, un hombre desaparecido cuya vida fue devastada por el asesinato de su mujer e hijo. A partir de entonces, la película revela el escepticismo de Powell, y su confrontación personal con la coherente explicación de Prot.

El aparente alter ego que Robert Porter habría creado en Prot, es demasiado lúcido y pacífico para un hombre devastado, por lo que la mayoría del tiempo la historia debate al espectador entre un hombre con múltiples personalidades brillantes o un extraterrestre que ha tomado el cuerpo de Porter para salvarlo.