影片開始提出世界糧食短缺的問題，女兒對太空充滿好奇，是以喜歡看父親的登月文章，學校老師認為阿波羅計劃是浪費資源，認為子孫後代應該保護地球，而不是思考如何離開地球。庫珀強烈反對，認為我們是探險家，而不是守護者，并決定他的女兒在不久的将來不會上學。
庫珀帶着孩子去看棒球，突然發生了一場猛烈的沙塵暴，天空是黃沙，庫珀等人回到家發現書架上産生了奇妙的現象。
庫珀的研究發現，原來的提示是坐标，于是庫珀和女兒墨菲一起找了一個具體的位址，沒想到來到北美防空聯合司令部，庫珀夫婦被逮捕詢問如何找到那個地方，并遇到了NASA教授布蘭德，這時墨菲告知說，這是由于引力現象才在這裡找到的。
布蘭德告訴庫珀，枯萎導緻了小麥和秋葵的滅絕，隻剩下玉米，也許玉米會枯死。墨菲這一代人預計将是地球上的最後一代人。是以，美國宇航局決定派人到外太空尋找一個新的居住地，稱為拉撒路計劃。
美國宇航局曾派人到外太空進行勘測，每個着陸艙攜帶兩年的補給，如果發現可行，再發出信号，準備睡覺，等待救援，這次行動堪稱勇者冒險。
庫珀最後一次告别他的女兒，這讓我很感動，他說是墨菲把他帶到了他們身邊，墨菲不得不離開，他的父親在他離開之前給墨菲留下了一塊手表，不願意接受他的父親可能永遠不會回來的事實。看到父親漸漸離開，我很難過。
庫珀和另外兩人成功進入太空，踏上了50多年的太空之旅。另一方面，墨菲遲遲沒有給庫珀留言，父親的離開讓他的心從未松過一口氣。
此時庫珀等人正逐漸接近蟲洞，準備通過蟲洞到達木星，控制器沒有處理，庫珀等人已經超越了三維空間，大家都很緊張，飛船順利抵達。
現在他們已經找到了以前的航天器資料，讨論了是否實施A計劃或B計劃，他們認為米勒的行星離黑洞太近了，黑洞的引力會使它們比地球慢得多，新行星的小時數相當于地球的七年，庫珀認為不适合着陸， 否則，當計劃實施時，地球将已經死亡，即使找到一個新的居住地也沒有意義。
庫珀随後計劃繞過黑洞，與米勒行星平行運作，這樣它就可以避開時區，逐個采集樣本。庫珀等人成功到達目的地，看到了浩瀚的海洋，在他們尋找同伴飛機和記錄儀的過程中，看到壯觀的海浪像高樓大廈一樣矗立在他們面前，此時庫珀擔心第二波即将來臨，于是通知布蘭德等人趕緊回去，否則就會有危險。
當人群準備進入船艙時，海浪突然接近，船進入了水中，在緊急情況下，庫珀手動關閉了船艙，不幸的是道爾離開了他們。這艘船進入了太多的水，無法向前移動。庫珀和布蘭德讨論了是否要跳進黑洞讓時間倒流，但時間卻不能。庫珀的想法是和女兒墨菲在一起，希望能安全傳回地球與她見面。
庫珀回到太空已經過去了二十三年，庫珀看着比自己大的兒子成為爺爺，女兒出現在視訊中，看起來和自己同齡，淚流滿面。在這裡看到它很感人。
墨菲已經加入了航天局，與教授一起研究這個項目，教授在去世前告訴墨菲，這是一個騙局，地球人将被抛棄，這讓墨菲非常絕望。
庫珀等人發現博士。處于休眠狀态的曼恩，他們監視着曼恩的星球，這顆行星晝夜寒冷，長達67個小時，地球和表面空氣的重力為80%，曼恩認為可以共享。
這時，庫珀發現沒有氧氣等生活條件，曼恩的資料是假的，他想獨自駕駛飛船執行計劃，庫珀發現兩人發生了争吵，庫珀的面具被毀壞了，氧氣逐漸減少，最後得到了布蘭德的幫助。
這時，庫珀的同伴羅米裡被曼恩殺死，曼恩偷走了飛船，試圖抛棄所有人，獨自逃跑，庫珀試圖阻止曼恩的計劃。
曼恩試圖停靠這艘船，但飛船的指令有限，是以曼恩幾乎瘋狂地強行對接，就在門打開的那一刻，永恒号爆炸了。
此刻，庫珀盡了最大努力，為開始對接過程做出了最後的努力，并在塔斯的幫助下成功離開了賽道。
庫珀和兩人讨論了如何使用有限的燃料和補給回到最近的星球，他們準備放棄一些重物，以擺脫重力并将它們推離黑洞。正是在分離的最後時刻，布蘭德得知庫珀準備為了布蘭德的生存機會而犧牲自己，現在布蘭德聽着庫珀漸漸消失的聲音，在聲音中，他聽到庫珀描述了他逐漸進入黑暗世界的分心，庫珀隻感覺到一點接近死亡，完全失控， 最後，仿佛他進入了墨菲書架的後面，透過縫隙看到了他的女兒墨菲，庫珀不停地對女兒大喊大叫，同時促使女兒讓一直離開的父親留下來。庫珀此刻希望他的女兒能改變地球的結果。
庫珀明白，一切都在他女兒的卧室裡，這導緻了無盡的時間和空間，但他們無法溝通，隻有庫珀對女兒墨菲的愛才能超越一切，可以量化，他們選擇了墨菲來拯救世界。
庫珀很幸運地活了下來，他124歲，他的女兒墨菲是一個老婦人，在低溫下等待父親回來睡覺，墨菲不想讓父親看着他死去，是以他去找他以前的同伴布蘭德，他在銀河系裡建了一個新家。