本片根据真实故事改编。
1957年，苏联卫星发射成功，美国民众萌发了危机意识。一个矿井小镇的普通高中生霍默（杰克·吉伦哈尔 Jake Gyllenhaal 饰）此刻却为自己的未来忧虑，他在球队选拔中落选，而体魄强健的哥哥一直更受父亲约翰（克里斯·库珀 Chris Cooper 饰）认可，不甘于平庸的霍默萌生了制作火箭的想法，在老师和朋友们的支持下，霍默全身心投入了研究，老师更带来了他可以通过火箭制作进入大学学习的机会。而另一方面，身为矿井负责人的约翰希望儿子继承矿井，对他的研究加以阻扰，同时警方也为山林失火事件终止了霍默的活动，这个年轻人还能获得自己想要的成功么？

Vader 达斯（大卫•普劳斯 饰）秘密捕获了奥德兰公主 Leia（凯莉•费舍尔 饰）的星际飞船。危急时刻，Leia 命机器人 R2-D2（肯尼•贝克 饰）携带重要信息向隐居的绝地武士 Obi-Wan Kenobi（亚历克•吉尼斯 饰）求援。R2 成功逃离飞船，却在寻找 Obi-Wan 的途中被贾瓦人捕获，卖给了农夫 Owen（菲尔•布朗 饰），R2 只得再次逃跑。第二天，Owen 的侄儿 Luke（马克•哈米尔 饰）找到 R2 后，遭到了3名沙人的袭击，幸而 Obi-Wan 及时出现吓跑了沙人。Luke 回到家，发现 Owen 叔叔和 Beru 婶婶（谢拉格•弗雷泽 饰）已被追捕 R2 的帝国冲锋队杀害，于是决定跟随 Obi-Wan 学习原力之道，成为绝地。Obi-Wan 以高价雇了走私者 Han Solo（哈里森•福特 饰）的千年隼号，向奥德兰进发……

世界在历经极端气候与粮食危机，地球濒临末日之际，一位电机工程师与一群专业研究者还有顶尖太空人，扛起人类史上最重要的任务，越过已知的银河，在星际间寻找未来出路。同时必须先割舍无法与家人见面的亲情牵绊，在爱与勇气、生存与挑战中，跨越星际拯救人类。

一名轻度自闭的航天工程师罗伊，他的父亲在20年前离开地球前往海王星，寻找外星智慧生物。不料任务失败，有去无回。而罗伊此次也要飞越太阳系，找到父亲，并查清当年失败的原因。

吉姆（克里斯·普拉特 Chris Pratt 饰）是阿瓦隆号飞船上的一位工薪阶层旅客，在飞船前往太空殖民地家园2号的120年旅途中，因一次意外，他从冷冻睡眠中醒来。发现自己有可能要在这艘巨船上独自度过89年，吉姆试着重新入睡，但最终只能在安置了5000个同行人员的睡眠舱中孤独生活，处于自杀边缘的吉姆绝望中孤注一掷，于是，他唤醒了一名女乘客奥罗拉（詹妮弗·劳伦斯 Jennifer Lawrence 饰），两人在相处的期间产生了爱情的火花。而当飞船的操作系统瘫痪，这对情侣面临着更大的问题，生命受到威胁的不仅仅是他们自己，也包括同行的旅伴，和航行本身。