当库珀命令阿米莉亚返回飞船时，她却试图拿回米勒的遗物。然而多伊尔却因巨浪而死，其他人则逃回飞船内。在那里，已经过去23年了，罗米里因为没有“休眠”也老了很多。阿米莉亚意识到米勒可能几个小时前就在那里，就在他们到达这个星球前几分钟死了。
在飞船上有一些视频信息是发送给库珀的。大部分是汤姆送的。故事开始于汤姆在他现在的年龄说他想念他的父亲，他遇到了一个叫露易丝的女孩。这些信息显示汤姆已经成年(凯西·阿弗莱克饰)。他娶了露易丝(莉娅·凯恩斯饰)为妻，生下了一个名叫杰西的孩子。
库珀情绪激动，哭了起来。另一个视频信息显示，汤姆看起来很绝望，因为杰西出事了。他还提到唐纳德已经去世。最后一条信息来自现在已经成年的墨菲(杰西卡·查斯坦饰)。她到了库珀离开并答应回来的年纪。她哭了，这让库珀更加激动。
目前，墨菲正与布兰德教授在美国国家航空航天局合作，完成他一直在研究的方程式，该方程式将计算出人类如何离开地球的方式。对于她父亲的离开，她依然心怀怨恨。
库珀、阿米莉亚和罗米里正坐在一起，试图弄清楚他们下一步该去哪个星球，是埃德蒙兹还是曼恩。从他们的讨论中，库珀得知阿米莉亚爱上了一位名叫沃尔夫·埃德蒙兹的科学家，其中一颗行星就是以他的名字命名的。她希望能快点见到他，她说爱是唯一超越时间和空间的东西。
此时镜头又回到地球，布兰德教授在弥留之际，告诉墨菲其实他早就已经算出了那个方程式，只是因为缺少可靠的数据，所以他只能用最后的一点信心直接执行B计划。随着布兰德教授的去世，墨菲最后的一点希望也破灭了，所以墨菲向给阿米莉亚发了一个视频信息，告诉她父亲的死讯。
与此同时，宇航员们来到了一个有冰冻云层的冰冻星球。这里还有另一艘飞船，里面有一个舱休眠着曼恩教授(马特·达蒙饰)。他醒来看到了库珀，再次看到人类让他不知所措，他在库珀的怀里哭了起来。之后，曼恩向研究小组解释了这颗行星的环境，说白天有67个小时，晚上还有67个小时，还有极其寒冷的环境。
然后，团队收到墨菲给阿米莉亚的信息，这也是发给库珀的。墨菲问库珀和阿米莉亚是否都知道这次任务是假的，库珀抛弃了他的家人却在执行一个不可能成功的计划。阿米莉亚听到这个消息也很震惊，然而曼恩承认这次任务是失败的。
墨菲在汤姆和他家人住的房子里吃晚饭。他和露易丝又有了另一个儿子，名叫库珀(利亚姆·迪金森饰)。由于该地区的条件，库珀和露易丝都患有严重的咳嗽。但是汤姆似乎不愿意接受这个事实，并拒绝带他的家人离开。
回到“冰冻星球“，库珀和曼恩一起出去勘察，而罗米里和阿米莉亚留在原地。曼恩却攻击库珀，并取出他的紧急氧气包，然后把他推下山坡。他透露伪造了这个星球生存能力的数据，以便有人能够找到并拯救他。由于他认为A计划是失败的，于是选择了B计划。他知道没有人能在这个星球上生存，所以他想要离开库珀让他去死。
库珀反击，曼恩砸破了库珀的面罩，库珀情况危急。库珀试图联系阿米莉亚寻求帮助，曼恩逃跑了。曼恩最终炸死了罗米里，而阿米莉亚则跑去救库珀。他们捡起塔斯，跟在曼恩后面。
镜头又来到汤姆家，墨菲带上同伴盖蒂试图帮助库珀治疗咳嗽，但汤姆不想要墨菲的帮助，还打了她的同伴一拳。当另一场沙尘暴开始形成时，他和墨菲跟随其他正在撤离该地区的货车离开。然后墨菲开车进入玉米地，给玉米浇上汽油，然后用火把把玉米地点燃，想要劝说汤姆和他的家人离开。
库珀和阿米莉亚发现曼恩试图让他的航天飞机“徘徊者”在太空中对接“永恒号”飞船，但他没有成功，因为他没有锁好气闸。阿米莉亚警告他，航天飞机将会减压，但为时已晚，航天飞机发生爆炸，曼恩死了。
在塔斯的帮助下，库珀成功地控制住了“永恒号”。然后他和阿米莉亚计划用这个机器人来收集卡冈图雅背后的奇点的数据，然后绘制出前往埃德蒙星球的航线。库珀和阿米莉亚知道飞船的能量和氧气供应有限，必须减轻飞船重量，塔斯已经进行了分离。这时，库珀也要离开阿米莉亚，让她独自生存。
库珀最终掉进了另一个看起来像虫洞的地方，这让他进入了某种奇怪的境地。他听到塔斯对他说话的声音。库珀漂浮在一堵看起来像墙的东西上。
在这里他透过一个窗口往外看，看到墨菲还是个孩子。他正透过她的书橱看着她。库珀喊她，把书推出去来提醒她。塔斯解释说，他偶然进入了一个与时间、空间和重力相关的新维度，而发明这个维度的生物们——“他们“带领库珀找到了这个地方。
他们知道人类还不可能创造出这种生物，但很快就会。库珀在离开墨菲的那天看到了自己，他对墨菲大喊着要留下来。
这时，他注意到墨菲放在书架上的那块手表，就是当初他离开时留给墨菲的，他用手指轻拍着那块手表，试图通过手表上的指针与墨菲交流。
现在，库珀和墨菲都意识到库珀就是墨菲房间里的“幽灵”——他就是那个用莫尔斯电码给墨菲留下“留下”字样的人。成年墨菲发现她的父亲在和她交流。这给了她解决布兰德方程和拯救人类所需要的东西。她来到研究机构，收集了所有她曾经做过的论文，把它们扔到空中，然后兴奋地亲吻盖蒂。与此同时，库珀从“五维空间”中坠落，在昏厥之前飘过空间。
