La Dra. Ryan Stone (la ganadora de un Oscar, Sandra Bullock) es una brillante ingeniera en su primera misión en un transbordador, con el veterano astronauta Matt Kowalsky (el ganador* del Oscar, George Clooney). Pero en un paseo espacial aparentemente rutinario se desencadena el desastre. El transbordador queda destruido, dejando a Stone y Kowalsky completamente solos, unidos el uno al otro y dando vueltas en la oscuridad. A medida que el miedo se va convirtiendo en pánico, cada bocanada de aire consume el poco oxígeno que queda. Pero el único camino a casa solo puede encontrarse adentrándose más y más en la aterradora extensión del espacio.
