Matt Kowalski (George Clooney) é um astronauta experiente que está em missão para consertar o telescópio Hubble, juntamente com a doutora Ryan Stone (Sandra Bullock).

Ambos são surpreendidos por uma chuva de destroços decorrente da destruição de um satélite por um míssil russo, que faz com que sejam atirados para o espaço sideral.

Sem qualquer apoio da base terrestre da NASA, eles precisam de encontrar um meio de sobreviver no meio de um ambiente completamente inóspito para a vida humana.