Die Welt von oben: Ein majestätischer Anblick. Selbst nach 130 Stunden auf Weltraumspaziergang ist der erfahrene Astronaut Matt Kowalsky (George Clooney) auch auf seiner letzten Mission vor dem Ruhestand von dem Schauspiel noch immer fasziniert. Für die Wissenschaftlerin Dr. Ryan Stone (Sandra Bullock) ist es hingegen der erste Flug im Space Shuttle. Gemeinsam mit Kowalsky soll sie Reparaturen am Weltraumteleskop Hubble durchführen.
Eigentlich eine Routine-Mission, doch bei Arbeiten außerhalb des Shuttles kommt es zu einem Unfall, der Teleskop und Shuttle zerstört. Nur durch ein dünnes Kabel verbunden, werden Ryan und Matt in die Weite des Weltalls hinausgeschleudert. Der Kontakt zur Erde ist abgebrochen und damit auch jede Chance auf Rettung. Die letzte Hoffnung besteht einzig darin, die ISS mit ihren Rettungskapseln zu erreichen. Doch in der Schwerelosigkeit wird dies zu einem schier unmöglichen Unterfangen…