Gemeinsam mit dem erfahrenen Astronaut Matt Kowalsky fliegt die Wissenschaftlerin Dr. Ryan Stone im Space Shuttle zu ihrer ersten Weltraum-Mission. Ihr Auftrag besteht darin, Reparaturen am Weltraumteleskop Hubble durchführen. Doch außerhalb des Shuttles kommt es zu einem Unfall, der Teleskop und Shuttle zerstört. Ryan und Matt werden in die Weite des Weltalls hinausgeschleudert, ohne Kontakt zur Erde. Ihre letzte Hoffnung besteht darin, in der Schwerelosigkeit treibend die ISS zu erreichen.