Durante un paseo espacial rutinario, dos astronautas sufren un grave accidente y quedan flotando en el espacio. Una es la doctora Ryan Stone, una brillante ingeniera en su primera misión espacial en la Shuttle. Su acompañante es el veterano astronauta Matt Kowalsky. Durante el paseo algo sale mal y ocurre el desastre: el shuttle queda destrozado, dejando a Ryan y Matt completamente solos, momento a partir del cual intentarán por todos los medios volver a la Tierra.