Hace más de 20 años, el veterano astronauta Clifford McBride (Tommy Lee Jones) desapareció sin dejar rastro durante una arriesgada misión en busca de vida extraterrestre en Neptuno. Su hijo Roy (Brad Pitt), también astronauta, nunca ha logrado superar su pérdida, y todavía alberga esperanzas de poder descubrir algún día lo que ocurrió en realidad. Esta motivación es aprovechada por la NASA para poner a Roy al frente de una misión para esclarecer una amenaza que podría marcar el futuro de toda la humanidad. También podría ayudar a Roy a arrojar luz sobre la misión original de su padre y sus catastróficas consecuencias.