故事发生在1862年的伦敦,詹姆斯(埃迪·雷德梅恩 Eddie Redmayne 饰)是一位非常有理想抱负的年轻科学家,致力于研究天气预报技术,然而,经济上的窘迫让他无法使用自己的热气球将研究成果带上天空,于是,他找到了名为艾米莉亚(菲丽希缇·琼斯 Felicity Jones 饰)的女子。 艾米莉亚是一个经验非常丰富的热气球飞行员,如今却沉溺在一段痛苦的往事之中无法自拔。她答应了詹姆斯的请求,两人共同驾驶着热气球开始了他们的冒险,并且凭借着智慧和勇气抵达了人类从未涉足过的高度。然而,当他们飞的越高,所要面对的危险就越大。
1873年的美国西部,杰克·洛根(丹尼尔·克雷格 Daniel Craig 饰)突然醒来,发现自己身处荒漠。自己为什么会在这儿,完全不记得了,身上仅有手腕上的一个神秘金属装置。为了找回失去的记忆,杰克回到了小镇上。但是他发现小镇上的居民对他却不怎么友好,而且想要在小镇上呆下去,必须得到伍德罗(哈里森·福特 Harrison Ford 饰)这位小镇开拓者的首肯才行。可是,最恐怖的事情却发生了,几艘诡异的外星飞船突然出现,并用劫掠走了小镇上的很多人。这时,杰克突然触动了手腕上的金属装置,将一艘外星飞船打了下来,并组建找回了部分记忆。为了救回被抓走的人们,查明这些不明外星飞船的意图。小镇上团结起来,在杰克和伍德罗的带领下,向着外星飞船飞走的方向,去寻找答案。