Nathan, un programador multimillonario con fama de ermitaño, selecciona a Caleb, un joven empleado de su empresa, para que pase una semana con él en un lugar remoto en las montañas con el objetivo de realizar un test en el que está involucrada su última creación: Ava, un robot-mujer en el que la inteligencia artificial lo es todo.
Durante un paseo espacial rutinario, dos astronautas sufren un grave accidente y quedan flotando en el espacio. Una es la doctora Ryan Stone, una brillante ingeniera en su primera misión espacial en la Shuttle. Su acompañante es el veterano astronauta Matt Kowalsky. Durante el paseo algo sale mal y ocurre el desastre: el shuttle queda destrozado, dejando a Ryan y Matt completamente solos, momento a partir del cual intentarán por todos los medios volver a la Tierra.
