贫苦的冉·阿让（休·杰克曼 Hugh Jackman 饰）为了挨饿的孩子去偷面包，结果被判处19年的苦役。出狱后，走投无路的他偷走了收留他过夜的主教的银器潜逃，被警察捉回。主教声称银器是送给他的，使他免于被捕。主教的言行感化了他，他化名马德兰，从此洗心革面奋发向上开始新生活。但缉拿过他的警长沙威（罗素·克劳 Russell Crowe 饰）却一心要找他麻烦。在得知了芳汀（安妮·海瑟薇 Anne Hathaway 饰）的悲惨遭遇后，他承诺照顾她的私生女柯赛特（阿曼达·塞弗里德 Amanda Seyfried 饰）。八年后，柯赛特爱上了共和派青年马利尤斯（埃迪·雷德梅恩 Eddie Redmayne 饰），轰轰烈烈的巴黎人民起义爆发了，无赖德纳迪埃（萨莎·拜伦·科恩 Sacha Baron Cohen 饰）和他又狭路相逢，而多年来从未放弃追捕他的沙威又出现在他的面前……

太阳即将毁灭，人类在地球表面建造出巨大的推进器，寻找新的家园。然而宇宙之路危机四伏，为了拯救地球，流浪地球时代的年轻人再次挺身而出，展开争分夺秒的生死之战。

近未来，科学家们发现太阳急速衰老膨胀，短时间内包括地球在内的整个太阳系都将被太阳所吞没。为了自救，人类提出一个名为“流浪地球”的大胆计划，即倾全球之力在地球表面建造上万座发动机和转向发动机，推动地球离开太阳系，用2500年的时间奔往另外一个栖息之地。中国航天员刘培强（吴京 饰）在儿子刘启四岁那年前往国际空间站，和国际同侪肩负起领航者的重任。转眼刘启（屈楚萧 饰）长大，他带着妹妹朵朵（赵今麦 饰）偷偷跑到地表，偷开外公韩子昂（吴孟达 饰）的运输车，结果不仅遭到逮捕，还遭遇了全球发动机停摆的事件。为了修好发动机，阻止地球坠入木星，全球开始展开饱和式营救，连刘启他们的车也被强征加入。在与时间赛跑的过程中，无数的人前仆后继，奋不顾身，只为延续百代子孙生存的希望……
本片根据刘慈欣的同名小说改编。