O astronauta Ryland Grace (Ryan Gosling) acorda numa nave espacial sem qualquer memória do seu passado ou da sua missão. Aos poucos, descobre que é a derradeira esperança da humanidade, enviado ao sistema solar Tau Ceti em busca de uma solução para um evento catastrófico na Terra.

Na sua procura por respostas, Grace tem de confiar nos seus conhecimentos científicos, engenho e vontade humana – mas pode não ter de o fazer sozinho.