Adam（杰克·吉伦哈尔 Jake Gyllenhaal 饰）是一所大学的历史系副教授，和女朋友生活在一起，每天上班下班，过着平静的生活。直到一天，他在一部电影里发现了一个长得和他一模一样的演员。他利用互联网找到了该演员的资料，并联系上了他。
和Adam长得一模一样的演员叫Anthony，有一个怀孕的妻子，他一开始只把Adam当成一个疯狂的影迷，直到上网搜索了Adam的资料，终于下决心和Adam见面。
两人约定在一个旅馆见面，Adam见到一个长得和自己一模一样的Anthony，心生恐惧，告知对方此后不要再见便匆匆离开。然而几天后，Anthony却出现在Adam家中，并提出了一个奇怪的要求......

凯勒（休·杰克曼 Hugh Jackman 饰）是一名木匠，一次意外中，他的女儿安娜（艾琳·格拉西莫维奇 Erin Gerasimovich 饰）同小伙伴乔伊（凯拉·德鲁·西蒙斯 Kyla Drew Simmons 饰）一起莫名失踪。对于女儿遭遇的不测，心急如焚的凯勒向警方寻求帮助，很快，案件的负责人洛基（杰克·吉伦哈尔 Jake Gyllenhaal 饰）就将目标锁定在了一位名叫艾利克斯（保罗·达诺 Paul Dano 饰）的男子身上。
不幸的是，由于证据不足，警方不得不在四十八小时之后释放了艾利克斯，对警方失望透顶的凯勒决定靠自己的力量寻找女儿的踪迹。经验丰富的凯勒亲手捉住了艾利克斯，他希望能够通过武力获取关于女儿的讯息。安娜和乔伊最终能够获救吗？坚称自己无辜的艾利克斯又是否真的就是罪魁祸首呢？

1941年，德军准备入侵苏联，德国男青年Wilhelm和他的弟弟Friedhelm响应希特勒的号召应征入伍，即将奔赴前线。女青年Charlotte立志为国家服务，成了一名女护士，也将前往战场救助伤员。女青年Greta美丽活泼，歌声动人，她希望有朝一日成为一名女歌星。她的情人是一个犹太人Viktor，他是一名裁缝的儿子。五人是最好的朋友，他们在启程的前夜载歌载舞，喝酒庆祝，约定圣诞节再相聚。
分离之前，他们都是意气风发的年轻人；分离之后，他们的命运便和这场战争紧紧联系在一起。对于这一辈的德国人来说，这是他们的父辈、他们的母辈对于这场战争的记忆。

2017年，母星遭到毁灭的外星流亡者入侵地球。人类虽然用核武器打败对手，但也付出失去家园的惨痛代价。在接下来将近半个世纪的时光中，人类移民泰坦星（土卫六），不过仍有极少部分人类留在故土，扫荡残存的外星掠夺者。杰克·哈珀（汤姆·克鲁斯 Tom Cruise 饰）与维多利亚（安德丽亚·瑞斯波罗格 Andrea Riseborough 饰）即是留守者中的一员，他们的主要任务为保障遍布各地守护水萃取塔的无人机正常运行。看似永无止境的任务终于接近尾声，而就在此刻，不明飞行器坠落一处无人区。杰克在当地发现数名人类伤员，可是他们却遭到无人机的屠杀。危急时刻，杰克救下了一个名为茱莉亚（欧嘉·柯瑞兰寇 Olga Kurylenko 饰）的女子。
这一事件令杰克无意中知晓了掠夺者以及自身背后隐藏的秘密……

深邃浩瀚的外层空间，蔚蓝的地球与深不见底、漆黑一片的宇宙形成鲜明对比。一台隶属美国的空间站，数名宇航人员正进行太空漫步，对所属卫星做着例行检查。初上太空的瑞安·斯通博士（桑德拉·布洛克 Sandra Bullock 饰）在经验丰富的宇航员麦特·科沃斯基（乔治·克鲁尼 George Clooney 饰）的协助下，有条不紊地检查每一个部件。此次是科沃斯基退休前的最后一次飞行，他幽默风趣地活跃着团队的氛围。就在此时，休士顿总部传来骇人消息，不久前行将废弃俄罗斯卫星被导弹击毁，碎片以超过子弹的速度在地球轨道上散开，并意外击中其他卫星，引起连锁反应制造了新的碎片。
瑞安一行遭到碎片重创，有的同伴不幸身亡，而她和科沃斯基失去控制坠入宇宙深处。幸存的二人不得不彼此信赖，拼尽全力朝向故土前进……