俄罗斯宇航员马特·库沃斯基(乔治·克鲁尼饰)和美国女博士莱恩·斯通(桑德拉·布洛克饰)搭乘“探索者”号航天飞机执行STS-151任务,修复哈勃太空望远镜。出舱执行修复工作期间,俄罗斯发射导弹击毁其一颗废弃间谍卫星,爆炸产生的碎片击毁大量航天器并冲向“探索者”号,将其与哈勃望远镜一同撞毁。除了出舱的两人,其他航天员全部丧命。库沃斯基与斯通搜索回宇航员的尸体,转而前往国际空间站,打算使用那里的俄罗斯“联盟”飞船撤离。在靠近国际空间站时,二人撞上空间站的太阳能电池板并失控,仅靠一根缠住斯通脚部的绳索与空间站相连。库沃斯基解开自己的拦截索以保斯通得救,后者驾驶“联盟”飞船开向中国天宫空间站,期间的各种故障让她近乎绝望。但凭借着濒死前看到库沃斯基的幻象,她振作起来,找到方法登上了中国天宫空间站,并最终驾驶神舟飞船返回地球。
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