Der Naturwissenschaftslehrer Ryland Grace (Ryan Gosling) wacht eines Tages auf einem Raumschiff auf – Lichtjahre von zu Hause entfernt und ohne Erinnerung daran, wer er ist oder wie er dorthin gekommen ist. Als sein Gedächtnis nach und nach zurückkehrt, findet er heraus, was seine Mission ist: Er soll das Rätsel um eine mysteriöse Substanz lösen, die dazu führt, dass die Sonne erlischt. Um alles und jeden auf der Erde vor dem Aussterben zu bewahren, muss er auf sein wissenschaftliches Fachwissen und einige unorthodoxe Ideen zurückgreifen. Dabei führt eine unerwartete Freundschaft dazu, dass er all dies vielleicht nicht ganz allein tun muss.