Abrimos con créditos que explican que la Estación Espacial Internacional o I.S.S. fue creada después de la Guerra Fría por los Estados Unidos y el gobierno ruso como un medio de colaboración entre las dos naciones. Su misión conjunta es principalmente la investigación en beneficio de la humanidad. Para viajar a la estación, se utiliza el cohete Soyuz.

Cohete Soyuz, Día de hoy.

Dos astronautas, la Dra. Kira Foster (Ariana DeBose) y Christian Campbell (John Gallagher Jr.), están viajando hacia la I.S.S. A través de sus comunicaciones, son felicitados por convertirse en astronautas de verdad. Mientras se acoplan a la estación, Campbell explica que los rusos golpean tres veces para indicar que está todo bien. También menciona que tiene hijas, y una de ellas apenas le habla, siendo una adolescente.

Kira y Campbell entran en la estación, y ella recibe una cálida bienvenida de los demás, ya que es su primer día. Su oficial al mando, Gordon Barrett (Chris Messina), Weronika "Nika" Vetrov (Masha Mashkova) y los hermanos Nicholai Pulov (Costa Ronin) y Alexey Pulov (Pilou Asbæk), completan la tripulación rusa. Todos posan para una foto en la pantalla de la cámara.

Kira habla con Nika y se sorprende al saber que Nika ha estado allí durante cincuenta días. Nika le dice que lo más importante allá arriba es que permanezcan juntos.

Kira se reúne con Gordon, quien le da un breve recorrido, le muestra dónde se almacenan sus cosas y su dormitorio. Le menciona que aprender a dormir será una lucha al principio; algunos duermen sujetos en una bolsa, mientras que otros han aprendido a flotar libremente en sus habitaciones. Le aconseja que use una bolsa de dormir hasta que se sienta cómoda.

Gordon le dice que tiene la opción de hacer videollamadas si quiere hablar con alguien de casa. Kira responde en silencio, diciendo que no tiene a nadie a quien llamar.

Gordon señala el zumbido que todos escuchan y explica que es el sistema de soporte de vida. Si no escuchan nada, están en serios problemas.

Gordon muestra su estación de trabajo y las cajas de seguridad para asegurar su investigación. Kira dice que está lista para empezar su trabajo y lo hace, sacando varios ratones para poner en una jaula y observar para sus experimentos. Durante este tiempo, conoce a Alexey y nota que trabajarán juntos en estrecha proximidad durante un tiempo. Kira comenta que ha leído sus artículos y pregunta sobre los resultados de los experimentos que han realizado hasta ahora. Alexey señala que no han tenido buenos resultados, lo que significa que muchos ratones murieron.

Más tarde, Kira pasa tiempo con la tripulación, viendo a Christian experimentar con un taladro que puede rociar fuego. Observa cómo Nicholai hace ejercicio.

Luego, la tripulación charla y cena junta, y Gordon le dice a Nika que quiere ver Siberia. En los altavoces suena "Winds of Change" y Gordon hace un mal chiste, lo que enfurece a Alexey, ya que la canción significa mucho para él cuando era joven. La tensión se disipa finalmente. Christian les da regalos al grupo; dulces, un dibujo de las sobrinas de Nika y un collar hecho con una cuerda espacial para Kira. Nicholai saca una botella de alcohol y está a punto de explicar la forma correcta de abrirla, cuando Kira accidentalmente intenta abrirla de manera normal, causando que burbujas de alcohol floten en el área y todos ríen.

Kira se entera de que quieren darle un recorrido por la plataforma de observación. Christian dice que no tienen mucho de qué emocionarse y mostrarle esto cuenta como algo. Kira está de acuerdo y la llevan a una cámara con una gran ventana que le permite ver toda la Tierra. Kira está asombrada pero algo serena mientras los demás hablan del efecto de ser un forastero y de que ella es una de solo 500 personas que tienen una vista del mundo como esta. Kira no puede evitar sonreír.

Más tarde, esa noche, Kira intenta dormir pero está inquieta en su bolsa de dormir. Cuando está a punto de salir de su habitación, Nika la asusta. Nika la ayuda a volver a meterse en la bolsa de dormir y la asegura. Nika nota que una de las desventajas del espacio es la falta de "estar abrazado" y de intimidad.

A la mañana siguiente, Kira y los demás se levantan y atienden a sus deberes. Christian nota que las computadoras están apagadas, por lo que no pueden enviar mensajes.

Kira verifica a los ratones y descubre que se han atacado entre sí. Está sorprendida y se pregunta por qué.

Cuando sube a la plataforma de observación, Kira se sorprende al ver lo que parecen ser varias erupciones en la Tierra. Después de unos momentos, queda claro que esto no es un incidente aislado. Las explosiones están ocurriendo en todo el mundo.

Ambas tripulaciones comienzan a entrar en pánico y piden ayuda a sus respectivos centros de control de misiones. Christian piensa en sus hijas, mientras que Nika piensa en sus sobrinas.

Nika va a hablar con Alexey, aparentemente de manera conspirativa, solo para decirle que escondió una botella de vodka debajo de una de las consolas.

Gordon está en la computadora cuando finalmente recibe un mensaje de control de misión, solo para sus ojos. Se entera de que Estados Unidos y Rusia están en guerra, y la participación de otros países está por determinarse. Nicholai está en su estación, recibiendo órdenes de su gobierno. Gordon recibe su última directiva: debe tomar la estación de los rusos, "POR CUALQUIER MEDIO NECESARIO". Gordon solo puede preguntarse por qué, y oculta las órdenes a Kira y Christian momentáneamente. En ese momento, la estación se apaga inesperadamente antes de reiniciarse.

Cuando quedan solos, Kira y Christian descubren la verdad y quedan horrorizados. Christian deduce rápidamente que los rusos probablemente recibieron órdenes similares. Nika se les acerca y les dice que tienen un gran problema. Resulta que la estación ha perdido su propulsión y está cayendo fuera de órbita. Tienen un día antes de que toda la estación se queme en la atmósfera. Sin poder enviar un mensaje para obtener un impulso en la propulsión, los seis de ellos estarán muertos en un día. Alguien sugiere usar el cohete Soyuz, pero no hay suficiente espacio para todos y aún no han llegado a tomar esa decisión. Kira envía un mensaje solicitando propulsión, con la esperanza de que el control de la misión lo reciba.

Gordon se entera de que una antena fuera de la estación está dañada y necesita ser reparada. Aunque sospechoso, se ofrece como voluntario para salir y arreglarla. Gordon se viste con el traje espacial mientras Christian expresa sus preocupaciones en voz baja. Nika se acerca a Gordon, verifica su traje y lo besa profundamente, revelando que son amantes. Gordon trata de asegurar a Kira y Christian. "Confío en Weronika, confío en todos ellos", dice Gordon.

Gordon sale de la estación al espacio. Mientras se orienta, ve que la Tierra ahora tiene un color rojo brillante, lo que significa que partes masivas del mundo, incluidos los Estados Unidos, han sido destruidas por completo. Hablando con Kira por comunicación, él le ordena que mantenga a TODOS lejos de las ventanas. Ver la realidad de su situación podría romper aún más su ya frágil vínculo.

Christian y Alexey hablan, este último mencionando el envenenamiento por CO2 y un dolor de cabeza que está sintiendo. Christian está tenso y paranoico. Resulta que tiene razón.

Mientras Gordon viaja hacia la antena, Kira le pregunta sobre Nika. Después de algunas preguntas, él menciona que nunca la conoció antes de la estación y se enamoró de ella después de una noche de karaoke desastroso.

Alexey abre un panel y mira un montón de cables. Se acerca a cortar uno, pero vacila.

A su vez, Gordon le pregunta a Kira sobre su vida; cómo pasó de ser bióloga a los Marines y luego a astronauta. Kira dice que pasó siete años trabajando con su novia/prometida y su mejor amiga en ciencia de reemplazo de órganos, habiendo perdido a su padre años antes mientras esperaba un donante. Kira dice que ya no tiene a su prometida, ya que esta y su mejor amiga se pusieron juntas a sus espaldas, rompiéndole el corazón. "La confianza no es mi fuerte", nota Kira. Está sola y se ha refugiado en su trabajo para sobrellevarlo.

Alexey corta el cable. Eso corta la comunicación entre Kira y Gordon.

Gordon está casi en la antena, pero no puede comunicarse con Kira. Se da cuenta de que no puede llegar a la siguiente sección sin deshacerse de su cuerda. Se desengancha y da un salto al vacío. Gordon se da cuenta de que un brazo de agarre se está moviendo y trata de comunicar que no lo necesita. Cuando llega a la antena, se da cuenta de que era una trampa y que los rusos lo han engañado. El brazo de agarre gira en círculos y lo arroja fuera de la estación, aparentemente matándolo. Vemos que Nicholai lo estaba controlando, habiendo recibido órdenes de tomar la estación por cualquier medio necesario.

Sin poder contactar a Gordon ni verlo afuera, Kira y Nika comienzan a entrar en pánico. Se ponen los trajes espaciales para ver si todavía está conectado a su cuerda y se horrorizan al ver que no lo está. Ambas quieren salir a buscar a Gordon, pero sus respectivos miembros de la tripulación les dicen que Gordon está muerto.

Nika confronta a Alexey y Nicholai y descubre la verdad de lo que sucedió. Destrozada y horrorizada, promete contarles a los demás lo que hicieron. "Nadie merece lo que le hicieron a Gordon. Nadie", dice Nika.

Nika se quiebra y llora la pérdida de Gordon.

Christian saca a Kira a un lado y le dice que es obvio que lo que le pasó a Gordon no fue un accidente, y necesita asegurarse de que esté de su lado. Kira pregunta si lo que realmente le sucedió no fue un accidente. ¿Qué deben hacer?

Nika le dice a Kira que necesita hablar con ella a solas, diciendo que necesita su ayuda. Nika quiere la llave de la caja de seguridad de Kira y le dará la suya a cambio. Kira dice que la perdió, y Nika se burla de ella. Cuando está a punto de irse, Kira le cuenta la verdad; que también recibieron órdenes de tomar la estación. Nika, satisfecha, le dice que saquee la caja de seguridad de Alexey, que contiene muestras que podrían usarse para tratar la radiación. Cualquier nación que tome el control de la estación tendrá la investigación y usará el potencial poder de salvar vidas como la máxima carta de negociación. Nika quiere salvar vidas, así que le dice a Kira que tome las muestras y se vaya en el cohete Soyuz. Nika causará una distracción para ganar tiempo hasta que puedan ser rescatados. "Te ayudo porque dijiste la verdad. Tu trabajo es más importante", dice Nika.

Las dos intercambian las llaves. Nika le dice a Kira que trabaje rápido.

Nika agarra el taladro/pistola de fuego y enciende oxígeno puro en una de las cámaras. Nicholai y Alexey la enfrentan. Enojada por la pérdida de Gordon y horrorizada por cómo pasaron de amigos a monstruos, quiere poner fin a las cosas rápidamente utilizando el taladro para encender el oxígeno. Los tres quedan atrapados en un punto muerto.

Kira va al laboratorio de investigación con Christian. Diciendo que está buscando el "Nodo Cero", Christian le dice que eso no existe. Kira cree que Nika le mintió y va a buscarla.

Mientras Alexey y Nicholai intentan calmar a Nika, Kira y Christian se acercan sigilosamente a ella. Sin tener muchas opciones, Christian golpea un tanque en la parte posterior de la cabeza de Nika, matándola. Alexey y Nicholai están devastados mientras Christian trata de decirles que no tenía elección.

Alexey y Nicholai lamentan la muerte de Nika. Kira intenta negar su muerte, pero Christian sabe que le destrozó el cráneo con el golpe. Le dice a Kira que solo quiere volver a casa con sus hijos.

Nicholai le dice a su hermano que él lo terminará. Alexey le pregunta qué quiere decir. "Tú sabes a qué me refiero", dice Nicholai. Nicholai le dice a su hermano que los estadounidenses mataron a su amigo. "¡MATAMOS A NUESTRO AMIGO!" grita Alexey. Nicholai le dice que es un buen hijo y un buen hermano. Lo deja para rastrear y matar a Kira y Christian. Alexey grita el nombre de su hermano y lamenta a Nika.

Vemos más imágenes del mundo en llamas.

Alexey encuentra la botella que Nika escondió y bebe mucho. Mirando el monitor, llama a Gordon. Todavía está vivo. Usando el brazo de agarre, logra traerlo de vuelta adentro.

Kira y Christian se esconden en el equipaje de Nicolai. Kira intenta evitarlo, pero Alexey la ve y la lleva a un lado. Nicholai llama a Kira y Christian, mintiendo que Nika está herida y se puede curar, y que deberían intentar solucionar las cosas. Encuentra a Christian, lo ataca, pero es detenido por Gordon, quien pregunta dónde está Nika.

Al darse cuenta de que está muerta, el enfurecido Gordon pelea contra Nicholai en un pasillo cerrado. Atacando a Nicholai con un taladro, Gordon lucha con él, solo para que le quiten el taladro. Nicholai empala a Gordon con el taladro. Gordon, con las últimas fuerzas que le quedan, agarra un destornillador que tenía Nicholai y le perfora el cuello a su vez. Ambos mueren, sus cuerpos flotan en el pasillo. Alexey, Christian y Kira, que intentaron detenerlos, forzaron la puerta abierta demasiado tarde.

Los tres restantes envuelven los cuerpos de sus amigos fallecidos en bolsas de dormir y los lloran. Luego proceden a llorar en privado.

El mundo continúa ardiendo.

Mirando alrededor de la estación, Kira nota un letrero que dice "NODO CERO". Al darse cuenta de que Nika decía la verdad sobre las muestras, Kira va a la habitación de Christian para decírselo, solo para encontrar las muestras y un traje Soyuz. Christian sabía sobre ellas todo el tiempo y ahora planea traicionarlos.

La ventilación del soporte vital se apaga.

Kira encuentra a Christian y Alexey preparando comida. Christian está tenso, agitando un cuchillo y revela que Nika le dijo que los dejara atrás con las muestras, pero afirma haberla perdonado. También nota que algunos de ellos se convertirán en héroes a pesar de este incidente horrible. Kira se da cuenta de que Christian ha enloquecido, tal vez dándose cuenta de que su familia está muerta, y no teniendo nada más, quiere escapar de la estación de la única manera que conoce. Señala a Alexey, quien apaga la música que estaba sonando y se da cuenta de que el soporte vital está apagado.

Kira finge hacer un sándwich. Toca una botella de condimento tres veces para decirle sutilmente a Alexey que está de su lado. Kira le pide a Christian que le preste su cuchillo, lo cual él inicialmente se niega, pero luego lo acepta debido a la enfermedad por CO2. Christian le pide hablar a solas a Kira. Mientras Alexey se va, Kira le dice en ruso algo que Nika dijo una vez; que lo más importante es que permanezcan juntos.

Kira mata a Christian y lanza su cuerpo al espacio.

Alexey regresa y elogia a Kira por su "sándwich". Luego se pone a trabajar en el soporte vital mientras Kira se recuesta en una bolsa de dormir, aparentemente a punto de descansar, aunque sabemos que no puede dormir en la bolsa. Ambos saben que esto es lo último que harán antes de la muerte. El mundo continúa ardiendo mientras la estación espacial se precipita hacia la Tierra.

La película termina con Kira y Alexey tomándose de la mano y mirando por la ventana mientras la estación espacial se acerca cada vez más a la Tierra en llamas.