深邃浩瀚的外层空间,蔚蓝的地球与深不见底、漆黑一片的宇宙形成鲜明对比。一台隶属美国的空间站,数名宇航人员正进行太空漫步,对所属卫星做着例行检查。初上太空的瑞安·斯通博士(桑德拉·布洛克 Sandra Bullock 饰)在经验丰富的宇航员麦特·科沃斯基(乔治·克鲁尼 George Clooney 饰)的协助下,有条不紊地检查每一个部件。此次是科沃斯基退休前的最后一次飞行,他幽默风趣地活跃着团队的氛围。就在此时,休士顿总部传来骇人消息,不久前行将废弃俄罗斯卫星被导弹击毁,碎片以超过子弹的速度在地球轨道上散开,并意外击中其他卫星,引起连锁反应制造了新的碎片。 瑞安一行遭到碎片重创,有的同伴不幸身亡,而她和科沃斯基失去控制坠入宇宙深处。幸存的二人不得不彼此信赖,拼尽全力朝向故土前进……
2030年,人类凭借超光感通讯科技,使外太空航天竞赛进入白热化阶段。行星联合航天集团值此良机发射了火星探索飞船火星一号,但是不知为何这次行动以失败告终。六年后,宇航员麦肯齐·威尔森(凯缇·萨克霍夫 Katee Sackhoff 饰)再次驾驶飞船飞往火星,然而她很快发现,飞船中实际占据主导地位的竟然是人工智能阿尔迪,她为此和自己的姐姐——行星联合航天集团官员伦娜(朱莉·考科斯 Julie Cox 饰)激烈争论,然而终究无法改变既成事实。火星上的情况难以想象,更何况威尔森姐妹的父亲便在上一次行动中丧生。 忐忑不安的麦肯齐只能接受阿尔迪的主导,她很快发现许多被刻意隐藏起来的秘密……
安娜怀疑自己与伴侣的感情可能并不像想象中那么真实,为了改善关系,她开始在一家神秘的研究所工作,这里专门负责挑拨或测试那些怨偶间是否真的存在过浪漫的爱情。