Dr. Ryan Stone (Sandra Bullock) är en briljant medicinsk ingenjör på sitt första rymdfärjeuppdrag, med veteranastronauten Matt Kowalski (George Clooney) som befälhavare för sin sista flygning innan han går i pension. Men under en till synes rutinmässig rymdpromenad inträffar katastrofen. Rymdfärjan förstörs och lämnar Stone och Kowalsky helt ensamma - bundna till ingenting annat än varandra och i en spiral ut i mörkret.
