Bullock interpreta a la doctora Ryan Stone, una brillante ingeniero médica en su primera misión de un transbordador, con el veterano astronauta Matt Kowalsky (Clooney), al mando de su último vuelo antes de retirarse. Sin embargo, en una caminata espacial rutinaria surge el desastre: el transbordador queda destruido, dejando a Stone y Kowalsky completamente solos, atados el uno al otro en una espiral hacia la oscuridad. El silencio ensordecedor les dice que han perdido cualquier vínculo con la Tierra … y cualquier posibilidad de rescate. A medida que el miedo se convierte en pánico, cada bocanada de aire carcome el poco oxígeno que queda. Pero la única forma de volver a casa puede que esté en la aterradora inmensidad del espacio.