Действие разворачивается на борту огромного звездолета, мчащегося в глубины космоса к колонии на далекой планете. Два офицера — Боуман и Пейтон — просыпаются от длительного гиперсна в полной изоляции: все системы корабля отключены, связь отсутствует, а из своей собственной памяти они вытащили только обрывки образов, не способные сложиться в понятную картину прошлого.
События разворачиваются в 2267 году, когда Земля осталась необитаемой после глобальной экологической катастрофы, а выжившие люди живут в переполненных космических станциях на орбите планеты. Молодой врач Лаура Портман мечтает попасть на далекую колонизируемую планету Рей, для чего готова подписать любой контракт с крупной корпорацией.
Действие картины разворачивается в постапокалиптическом мире XXI века, где смертельный вирус стёр с лица Земли почти всё человечество. Выжившие укрылись за стенами единственного уцелевшего города, защищённого специальным куполом, который не пропускает заражённый воздух, но одновременно становится тюрьмой для его жителей.