Ryland Grace (Ryan Gosling), professeur de sciences, se réveille seul à bord d’un vaisseau spatial, à des années-lumière de la Terre, sans aucun souvenir de son identité ni des raisons de sa présence à bord. Peu à peu, sa mémoire lui revient, et il comprend l’enjeu de sa mission : résoudre l’énigme de la mystérieuse substance qui cause l’extinction du Soleil. Pour tenter de sauver l’humanité, il va devoir faire appel à ses connaissances scientifiques et à des idées peu conventionnelles… Mais une amitié inattendue pourrait bien l’aider à ne pas affronter cette mission tout seul.