La doctora Ryan Stone es una brillante ingeniera especializada en medicina en su primera misión en un transbordador, con el veterano astronauta Matt Kowalsky, al mando de su último vuelo antes de retirarse. Pero en un paseo espacial aparentemente de rutina se desencadena el desastre. El transbordador queda destruido, dejando a Stone y Kowalsky completamente solos, unidos el uno al otro y dando vueltas en la oscuridad. El terrible silencio les indica que han perdido cualquier vínculo con la Tierra... y cualquier posibilidad de rescate. A medida que el miedo se va convirtiendo en pánico, cada bocanada de aire consume el poco oxígeno que queda. Pero el único camino a casa solo puede encontrarse adentrándose más y más en la aterradora extensión del espacio.
