2015年的地球世界, 人類發射「奧德賽」號的太空船到火星建設首座基地, 「奧德賽」號太空船以及船上的成員, 卻在途中遇到一個巨大的白色立方體, 從此失去音訊...。
30年後, 面目全非的地球已全然被黑色沙丘掩蓋。大多數人類因為地球被外星生物占據, 被迫搬到數千英呎高空一個名為「摩天塔」的雲端上居住。身為士兵的傑克哈柏(湯姆克魯斯飾)是少數還留在地球表面的人類, 他與搭檔維卡(安德麗亞瑞斯波羅格飾)住在「摩天塔」, 負責維修受損的無人巡邏機與搜集有限資源。
某日, 一團火球無預警從天而降, 傑克發現原來那是從失事太空船落下的逃生艙, 他從中奮力搶救一名美麗的陌生女子茱麗亞(歐嘉⋅柯瑞蘭寇飾), 並將她帶回自己的住處「摩天塔」。當茱麗亞醒來以後, 他才曉得原來茱麗亞和當年失事的「奧德賽」號飛船有關, 傑克更進一步得知, 巨大的白色立方體與「奧德賽」號的太空船之間的關聯, 以及自已真正的身份。隱藏於傑克體內基因到底是什麼?茱麗亞的出現迫使傑克所知的世界瞬間瓦解, 讓他決定做出一個關係到全人類命運的決定。