Pour sa première expédition à bord d'une navette spatiale, le docteur Ryan Stone, brillante experte en ingénierie médicale, accompagne l'astronaute chevronné Matt Kowalsky. Mais alors qu'il s'agit apparemment d'une banale sortie dans l'espace, une catastrophe se produit. Lorsque la navette est pulvérisée, Stone et Kowalsky se retrouvent totalement seuls, livrés à eux-mêmes dans l'univers. Le silence assourdissant autour d'eux leur indique qu'ils ont perdu tout contact avec la Terre - et la moindre chance d'être sauvés. Peu à peu, ils cèdent à la panique, d'autant plus qu'à chaque respiration, ils consomment un peu plus les quelques réserves d'oxygène qu'il leur reste. Mais c'est peut-être en s'enfonçant plus loin encore dans l'immensité terrifiante de l'espace qu'ils trouveront le moyen de rentrer sur Terre...

Dans une société futuriste où les êtres humains ne parviennent plus à se reproduire, l'annonce de la mort de la plus jeune personne, âgée de 18 ans, met la population en émoi. Au même moment, une femme tombe enceinte - un fait qui ne s'est pas produit depuis une vingtaine d'années - et devient par la même occasion la personne la plus enviée et la plus recherchée de la Terre. Un homme est chargé de sa protection...