深く広大な宇宙空間、青い地球と、底知れぬ漆黒の宇宙が対照的です。米国に属する宇宙ステーションでは、数人の宇宙飛行士が船外活動をし、衛星の定期検査を行っています。宇宙にいたばかりのライアン・ストーン博士（サンドラ・ブロック演じる）は、経験豊富な宇宙飛行士マット・コウワスキー（ジョージ・クルーニー演じる）の助けを受けて、すべての部品を入念に検査していました。これがコワルスキーの引退前最後のフライトであり、彼はユーモアでチームの雰囲気を盛り上げている。このとき、ヒューストンの本社から衝撃的なニュースが届いた。つい最近、放棄されようとしていたロシアの衛星が弾丸の速度を超える速度で地球の軌道上に飛散し、誤って他の衛星に衝突した。衛星、連鎖反応を引き起こし、新しい断片を作成します。ライアンと彼の一行は瓦礫にひどく見舞われ、仲間の何人かは残念ながら命を落とし、彼女とコワルスキーは制御を失って宇宙の深みに落ちた。生き残った二人は互いを信頼し、祖国を目指して頑張らなければならなかった…。