La planète Terre se meurt par trop de pollution et de gaspillage des ressources naturelles. Cooper est un ancien de la Nasa. Veuf et soucieux de l'environnement, il essaie de mener une vie normale auprès de ses enfants à la campagne. Pendant ce temps, les autorités ont découvert un tunnel cosmique qui permettrait de trouver une nouvelle planète, susceptible d'accueillir les humains. Cooper doit laisser sa famille et prendre les commandes d'une navette. Dans ce voyage périlleux en dehors de la galaxie, il est accompagné par deux autres explorateurs, Brand et Doyle. Conscients de l'importance de leur mission, ils ne sont pas sûrs de rentrer vivants...