你能想象流浪在太空中的感受吗？周围一片空荡荡，没有氧气，没有阳光，只有漆黑一片。而这个女人，瑞恩博士，正在经历这一切。
瑞恩和队友马特正在检查飞船。就在这时，休斯顿总部传来消息，俄罗斯的卫星被导弹摧毁，产生的碎片正在快速移动，但幸运的是，这些碎片没有与他们的任务轨道重叠。瑞恩和马特都不太在意，他们沉浸在地球的美景中。
但基地突然告诉他们，之前的碎片撞击其他卫星，导致更多碎片飞向他们，并撞上信号卫星，导致通讯中断。瑞恩和马特准备向基地报告撤离，但碎片已经飞来，并撞击了探险者号。信号卫星被毁，GPS也失灵了。他们准备进舱时，探险者号被碎片撞击，连接瑞恩的机械臂也被摧毁。瑞恩被卷入太空，无法与探险者号上的队友联系。虽然瑞恩解开了与机械臂连接的安全扣，但情况并没有好转。探险者号上的成员已经看不见她，无法使用GPS，也无法用无线电通信。
瑞恩很快冷静下来，发现探险者号告诉了她自己的位置，并与马特及时找到对方。瑞恩紧紧抓住马特，生怕又陷入危险。瑞恩消耗了大量氧气，马特准备用喷气背包送他们返回探险者号。在返回途中，他们找到了之前因为碎片撞击而死亡的谢里夫的遗体，准备带回地球。
他们在瑞恩的氧气消耗完之前找到了探险者号，但船身损毁严重，舱内队友无一幸存。瑞恩和马特来不及悲伤，他们必须尽快赶到空间站，借助空间站的逃生舱返回地球。
在前往逃生舱的路上，他们看到了日出，但瑞恩的氧气只剩下百分之二。马特试图转移她的注意力，但瑞恩的氧气已经报警。他们必须尽快赶到空间站，但瑞恩无法减速，只能选择直接撞上去。连接瑞恩和马特的安全绳被割断，但瑞恩幸运地被绳子缠住了脚。瑞恩成功抓住了马特，但马特知道缠在瑞恩腿上的绳索撑不住两个人。于是他选择松手，让瑞恩活下去。
马特松手后游荡在太空中，但即使已经来到空间站旁边，联盟号救生舱也无法返回地球。此时瑞恩的二氧化碳浓度已开始报警，即便身在太空中，马特仍不忘指导瑞恩。他建议瑞恩打开空间站的气阀进入其中，并告诉她不远处有中国空间站，可以借用神舟救生舱返回地球。瑞恩本想驾驶联盟号去接马特，但马特告诉她要学会放手，并嘱咐她要好好活下去。在氧气耗尽前，瑞恩进入了空间站。没过多久，瑞恩赶到通信室，试图与马特联系，但迟迟没有回应。此时，空间站出现了火灾警报，瑞恩赶紧拿起灭火器灭火，却不小心被砸伤。瑞恩毫不犹豫地关闭了舱门，以阻止火势蔓延。她利用控制台分离了船舱，为求生存，瑞恩必须抓紧时间。距离第二次碎片来袭只有七分钟，但瑞恩的降落伞却缠在了空间站上。瑞恩决定冒险出舱，将降落伞解开，但就在她准备行动时，碎片来袭了。幸运的是，瑞恩和船舱安然无恙，降落伞也成功解开。然而，瑞恩的幸运并没有持续太久。就在她准备启程前往中国空间站时，推进器突然无法启动，原因是没有燃料了。瑞恩感到十分绝望，她觉得上天在跟她开玩笑。瑞恩的希望之火又被浇灭了，她哭泣着发泄自己的不满。
瑞恩冷静下来，尝试与基地和中国空间站联系，但却听到来自地球的声音。这让瑞恩感到无助和绝望。她自言自语地与通讯器里的声音对话，心中充满了绝望和不甘。就在她以为自己必死无疑时，马特奇迹般地活了下来。瑞恩不敢相信这是真的，她以为这只是一场梦。马特告诉瑞恩，即使推进器无法启动，软着陆推进仍可使用。马特还问了一个至关重要的问题：“你想活着还是留在这里？”瑞恩无法忍受留在这里的命运，她想要活着。
马特和她所做的一切都是为了生存。此时，灯光闪烁，瑞恩醒了过来。原来，刚才的一切都是她的幻想。瑞恩重新振作起来，提高了舱内氧气含量，决定放手一搏。她将轨道舱分离，并启动了软着陆系统。随着船舱的运动，瑞恩战胜了自己，她明白了活着的意义。此时，天宫空间站正在逐渐下降，为了在它下降到大气层之前进入，瑞恩只能选择将自己弹出，并利用灭火器的推进力前进。瑞恩成功进入天宫空间站，但天宫也受到了碎片的影响，各个舱体都受到了不同程度的损伤。瑞恩赶紧躲进神舟号，试图避开危险。在这个过程中，瑞恩经历了许多挫折和危险，但她始终保持着勇气和毅力，最终成功回到了地球。瑞恩看着眼前的中文，有些不知所措，只能根据联盟号上的按钮位置进行操作。不幸的是，她的操作有误，导致飞船进入大气层，船舱温度骤升。瑞恩知道，只有两种结果：要么安全着陆成为传奇，要么在十分钟内化为灰烬。但此时，瑞恩已经不再考虑自己的生死。她知道，无论结果如何，这段旅程都充满了意义。她成功着陆，并从救生舱里爬出来，抚摸着这片熟悉的土地，这部电影就此结束。瑞恩深深感受到了生命的珍贵。
这部电影不仅让观众领略了太空的真实魅力，还成功塑造了瑞恩这个角色。从一开始的贪生怕死，到最后的拼死一搏，瑞恩克服了自己的心理障碍。她知道，这段旅程已经让她收获了太多。
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