La doctora Ryan Stone, una brillante ingeniera especializada en Medicina, se halla en su primera misión en un trasbordador, con el veterano astronauta Matt Kowalsky, al mando de su último vuelo antes de retirarse. En un paseo espacial aparentemente de rutina se desencadena el desastre. El trasbordador queda destruido, dejando a Stone y a Kowalsky completamente solos, unidos el uno al otro 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. El único camino a casa solo puede encontrarse adentrándose más y más en la aterradora extensión del espacio.