Lors de sa première expédition spatiale en tant que pilote d'une navette, le docteur Ryan Stone, une ingénieure médicale exceptionnelle, accompagne l'astronaute chevronné Matt Kowalski à bord de la navette. Il s'agit pour lui d'un vol final avant sa retraite. Mais lorsqu'ils sont engagés dans cette sortie spatiale ordinaire, une catastrophe inattendue se produit : leur navette est détruite par un fragment de météorite