Sandra Bullock interpreta a la doctora Ryan Stone, una brillante ingeniera médica en su primera misión en un transbordador. Este viaje lo hace con el veterano astronauta Matt Kowalsky (George Clooney) al mando de su último vuelo antes de retirarse. Sin embargo, lo que aparentemente es sólo una rutina, se vuelve un desastre. El transbordador se destruyó, dejando a Stone y Kowalsky completamente solos.