A Dra. Ryan Stone (Sandra Bullock) é uma brilhante engenheira em sua primeira missão espacial, com o astronauta veterano Matt Kowalsky (George Clooney). Mas, durante um passeio espacial, aparentemente rotineiro, ocorre um acidente. A nave é destruída, deixando Stone e Kowalsky completamente sozinhos, dependendo um do outro em um ambiente de total escuridão. O silêncio ensurdecedor confirma que eles perderam qualquer ligação com a Terra e qualquer chance de resgate. Conforme o medo vai se tornando pânico, o oxigênio que resta vai sendo consumido desesperadamente. E, provavelmente, o único jeito de ir para casa seja encarar a imensidão assustadora do espaço.