En el año 2092, la Tierra se ha vuelto casi inhabitable. La Corporación UTS construye un nuevo hogar en órbita para la humanidad que imita el ecosistema de la Tierra; sin embargo, sólo se permite a una élite ascender y convertirse en ciudadanos de la UTS, mientras que los que permanecen en la Tierra respiran aire contaminado. Muchos no ciudadanos de todo el mundo sobreviven como barrenderos espaciales, recogiendo los desechos espaciales que flotan en la órbita de la Tierra y vendiéndolos a la fábrica de la empresa. La película sigue a esta tripulación de barrenderos espaciales y a su nave, la Victory.

La tripulación del Victory incluye a Kim Tae-ho, Tiger Park y Bubs (un androide), todos ellos dirigidos por el capitán Jang. El mecánico Tiger Park era un barón de la droga en la Tierra, mientras que Bubs, que fue soldado, ahora ayuda a reparar la nave y a lanzar la red en busca de basura espacial mientras ahorra para conseguir un injerto de piel completo. Jang era uno de los niños genio patrocinados por la UTS y creó varios inventos de alta tecnología para la empresa pero, tras descubrir el funcionamiento de la misma, se convirtió en pirata e intentó asesinar a James Sullivan. Su tripulación fue asesinada y Sullivan sobrevivió, por lo que cambió de identidad y se sometió a un trasplante de ojos. Tae-ho, que en su día fue un niño soldado, se dedica a buscar a su hija Su-ni, que fue expulsada al espacio después de que unos desechos colisionaran con su estación. Su único objetivo es pagar al equipo de recuperación de las autoridades para que localicen su rastreador corporal antes de que salga de órbita y se pierda en el espacio para siempre.

Tras recoger un coche que flota en órbita, descubren en él a una niña, un robot llamado Dorothy, que contiene un arma de destrucción masiva creada por el grupo terrorista Black Fox. La tripulación también encuentra un smartphone en la bolsa de Dorothy con varias llamadas perdidas de alguien llamado Kang Hyeon-u. Vuelven a llamar y, asumiendo que la otra parte pertenece a Black Fox, negocian dos millones de dólares por devolver a Dorothy. Tae-ho y Tiger llevan a Dorothy a un club nocturno para cobrar el rescate, pero ella se aleja. Los soldados de la UTS organizan una masacre en el club. Tigre y Tae-ho localizan a Dorothy cuando el Soldado 01 los apunta y les dispara. Los ojos de Dorothy cambian de color y el trío queda protegido de la explosión por una especie de campo de fuerza a su alrededor. Jang, observando a través de una transmisión en la nave, se da cuenta de que el hombre que vino a recoger a Dorothy la llama Kot-Nim. El trío regresa a la nave, donde Dorothy admite que Kot-Nim es su nombre coreano. Tae-ho la ignora, pensando que es un robot, mientras que Tiger se hace amigo de ella y le sugiere que se quede con ella. Tae-ho descarta la idea y va a concertar otra llamada con Kang Hyeon-u para reorganizar el intercambio.

Jang encuentra papeles en la mochila de Dorothy y los revisa. Bubs maquilla a Dorothy y le cuenta la historia de Tae-ho: cuando era un niño soldado, atacó y abordó un barco que llevaba a varios no ciudadanos que huían, matándolos a todos. Se dio cuenta de que había un bebé aún vivo en los brazos de una mujer muerta y adoptó a la niña. La niña reavivó su humanidad y Tae-ho se vio incapaz de hacer daño a los demás; como resultado, fue despedido del cuerpo, quedó sin hogar y reducido a no ciudadano. Tras un año sin hogar, Tae-ho se desesperó y apostó, descuidando a Su-ni. Ella se alejó para buscar un bocadillo y salió despedida al espacio por el impacto de unos escombros.

Un hombre enmascarado sigue a Kot-Nim hasta el baño de la fábrica. Sus gritos alertan a Tae-ho y a Tiger, que se apresuran a salvarla pero son emboscados por un grupo de enmascarados. Tiger los golpea a todos y Jang interviene, descubriendo que son otros recolectores de basura espacial que trabajan con Black Fox. Su líder, Karum, explica que Black Fox es un grupo ecologista más que una organización terrorista y que Kot-Nim no es un androide sino un niño humano. Nacida con una enfermedad congénita, su padre, Kang Hyeon-u, le inyectó nanobots encontrados en la basura espacial, lo que no sólo salvó a Kot-Nim, sino que le dio un poder único: podía comunicarse con otros nanobots para curar y proteger. Sullivan utilizó a Kot-Nim para terraformar Marte. Ahora planea matar a Dorothy con la explosión de una bomba de hidrógeno, ya que los nanobots sólo pueden destruirse con temperaturas extremadamente altas. Dada la proximidad de la Tierra, la explosión haría que la fábrica cayera sobre el planeta, destruyendo la Tierra y haciendo de Marte la única opción viable para la humanidad.

La tripulación decide unir a Kot-Nim con su padre y desactivar la bomba con la ayuda de los Zorros Negros, que localizarán y llevarán al Dr. Kang al punto de encuentro. Los soldados les atacan, pero Tae-ho y Kot-nim consiguen huir en el Victory. Entran en un campo de desechos espaciales, donde los nanobots comienzan a consumir su nave. Kot-nim se comunica con ellos y los nanobots se dispersan. Entran en la fábrica donde está previsto el encuentro, pero son emboscados. Los soldados de la UTS matan a todos los Zorros Negros y al Dr. Kang antes de secuestrar a Kot-Nim. Sullivan le da a Tae-ho cuatro millones de dólares a cambio de que abandone a Kot-Nim. Tae-ho acepta el dinero, pero los demás deciden salvar a Kot-Nim, aunque los mate. Tae-ho da el dinero a los oficiales de la UTS y éstos le entregan las posesiones de Su-ni: su ropa, sus lápices de colores y su cuaderno de escritura. En él, Su-ni había escrito que quería ser una buena persona como su padre. Esto le recuerda a Tae-ho la promesa que le hizo a Su-ni, de ser el mejor hombre que ella hubiera conocido. Recupera el dinero y vuelve a la nave con un nuevo impulso antes de que todos vayan a salvar a Kot-Nim.

Sullivan anuncia la colonización de Marte. Kot-Nim está atada a la bomba, pero el equipo la libera; sin embargo, Jang descubre que la bomba no puede desactivarse. No sólo destruirá todo lo que esté en su radio de explosión, sino también cualquier nanobots en un radio de 5.000 kilómetros. La única forma de salvar los nanobots de Kot-Nim (y su vida) es que ella esté fuera de su alcance. El equipo se pone en marcha para volar a 5.000 kilómetros, pero es interrumpido por el Soldado 01; Tiger lucha contra ella y la expulsa de la fábrica. El equipo envía un mensaje al resto de los Space Sweepers, que acuden en su ayuda, luchando contra las tropas atacantes. Mientras se libra la batalla, la población de la Tierra y de las colonias de la UTS se sorprenden al conocer los verdaderos objetivos de Sullivan cuando escuchan una grabación filtrada en la que relata su plan. El Victory es interceptado por el propio Sullivan, que intenta luchar contra la tripulación para recuperar a Kot-Nim. Cuando parece que han perdido la batalla, Tiger y Tae-ho consiguen un último impulso que pone la nave justo fuera del alcance de la explosión. La tripulación revela que Kot-Nim se quedó a salvo con otros barrenderos espaciales. El Victory había extraído la bomba del núcleo y se la llevó, dispuesto a sacrificar sus vidas para salvar la Tierra y a Kot-Nim. La bomba explota, pero Kot-Nim convoca a los nanobots para proteger al Victory, salvando las vidas de la tripulación.

Tras la batalla, con el director general de la UTS muerto, la corporación se disculpa públicamente por el encubrimiento de sus verdaderos objetivos y promete ayudar a hacer la Tierra más habitable. Kot-Nim es adoptada por la tripulación y, utilizando sus poderes, permite a Tae-Ho despedirse de Su-ni; Bubs recibe su injerto de piel, Tiger y Tae-Ho llevan a Kot-Nim a la Tierra para que ayude a cultivar árboles y todos continúan con el barrido espacial.