在美国太空站，一个男宇航员Matt Kowalsky（乔治·克鲁尼 George Clooney 饰）和女同事Ryan Stone（桑德拉·布洛克 Sandra Bullock 饰）出舱修复望远镜时，卫星爆炸的碎片撞到了太空站，除了出舱的两人，其他人全部丧命。之后，漂浮在外、毫无凭借力的两人要想方设法地回到地球，他们遭遇了重重险情，Matt为了Ryan自我牺牲，让Ryan登上了一个废弃的俄罗斯空间站，并凭此再借力靠近中国的天宫一号，期间的各种故障让Ryan近乎绝望自杀。濒临绝境的两人最终能否再返回地球，答案就像这浩瀚的太空，一切未知……

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·斯通博士在经验丰富的宇航员麦特·科沃斯基的协助下，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。