在並不遙遠的未來，太陽急速衰老與膨脹，再過幾百年整個太陽系將被它吞噬毀滅。爲了應對這場史無前例的危機，地球各國放下芥蒂，成立聯合政府，試圖尋找人類存續的出路。通過摸索與考量，最終推著地球逃出太陽系的「移山計劃」獲得壓倒性勝利。人們著手建造上萬台巨大的行星發動機，帶著地球踏上漫漫征程。滿腔赤誠的劉培強（吳京 飾）和韓朵朵（王智 飾）歷經層層考驗成爲航天員大隊的一員，並由此相知相戀。但是漫漫征途的前方，仿佛有一股神祕的力量不斷破壞者人類的自救計劃。看似渺小的劉培強、量子科學家圖恆宇（劉德華 飾）、聯合政府中國代表周喆直（李雪健 飾）以及無數平凡的地球人，構成了這項偉大計劃的重要一環……
本片根據劉慈欣同名科幻小說改編。