在得知親生兒子擁有超能力後，父親(麥克夏儂 飾演)載著兒子展開了一趟亡命旅程，並揭開兒子擁有超能力的神秘真相。
2099年，地球环境濒临崩溃，社会以“理性至上”为最高准则，爱情与强烈情感被视为危险残留，只能封存在“情感体验馆”中，供人短暂安全地模拟体验。克隆人周天明日复一日巡检体验馆，偶然被一名前来体验“悲伤”的女孩顾远栖深深触动。受到女孩的启发，周天明私自体验并查询关于爱情的档案，看见来自多个年代的真实情感残片。他终于发现，自己和顾远栖正是这场秘密实验中的新一代样本。两人决定踏上前往火星的漫长航程，那里也许仍有规则，但至少这一次，他们要为自己决定如何去爱，如何去活。
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。
当神秘的外星飞船出现在天空中时，一名科学家被密封在地下掩体中，必须制造一种生物武器来阻止未知的来访者，但偏执和孤立使她怀疑自己任务的真实意图。
