在地球空间站工作的资深宇航员马特 (乔治·克鲁尼)和第一次执行航天任务的新手赖安博士 (桑德拉·布洛克)出舱作业时，卫星突然发生爆炸，碎片撞到了太空站，除了出舱的两个人，其他人全部丧命。突如其来的灾难让两个人陷入无以复加的绝望之境。失重、失联、缺氧，两位宇航员不仅要在太空中挣扎生存，还要以重返地球为终极目标进行自救，生死存亡，命悬一线。在此过程中，他们遭遇了重重险情，马特为了赖安自我牺牲，让赖安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，期间的各种故障让赖安近乎绝望，但凭借着濒死前看到马特的幻象，她重新振作起来，找到方法登上了天宫一号，并最终成功返回地球。