Das Raumschiff Avalon der Homestead-Gesellschaft transportiert über 5.000 Kolonisten und 238 Besatzungsmitglieder zum Planeten Homestead II. Die Reise dauert 120 Jahre und ist Teil einer massiven Evakuierung der Erdbevölkerung aufgrund von Umweltzerstörung und dem Zusammenbruch der Biosphäre. Während des Fluges sind die Kolonisten und die Besatzung in Schlafkapseln.
Als das Schiff ein großes Asteroidenfeld durchfliegt, wird die Energieabschirmung stark strapaziert und versagt teilweise. Ein großes Trümmerteil durchdringt die Abschirmung und trifft ein unbekanntes Teil des Schiffs. Dies führt dazu, dass der Maschinenbauingenieur Jim Preston (Chris Pratt) 90 Jahre zu früh aus dem Schlaf erwacht.
Anfangs merkt Jim, dass er der Einzige ist, der wach ist. Die Passagiere sollen erst vier Monate vor ihrer Ankunft in Homestead II aufwachen. Die meisten Funktionen des Schiffs werden durch ID-Badges gesteuert, aber Jims Badge erlaubt ihm nur begrenzten Zugang. Nachrichten zur Erde brauchen 19 Jahre, um anzukommen, und eine Antwort würde 55 Jahre dauern. Zurück in den Schlaf kann er nicht mehr.
Nach einem Jahr in Isolation, in dem Jim Videospiele spielt und den Luxusbereich des Schiffs erkundet, denkt er über Selbstmord nach, bringt es aber nicht fertig. Eines Tages entdeckt er die Schriftstellerin Aurora Lane (Jennifer Lawrence) in ihrer Schlafkapsel. Nach einem moralischen Kampf weckt Jim sie manuell auf, indem er vorgibt, ihre Kapsel hätte versagt.
Aurora ist verzweifelt, weil sie glaubt, sie werde vor der Ankunft auf Homestead II altern und sterben. Sie versucht erfolglos, wieder in den Schlaf zu kommen. Letztendlich akzeptiert sie ihre Situation und beginnt, ein Buch über ihre Erlebnisse zu schreiben. Jim und Aurora kommen sich näher, unternehmen viel zusammen und werden schließlich ein Paar.
Nach einem Jahr plant Jim, Aurora einen Heiratsantrag zu machen, doch Arthur, ein androidischer Barkeeper, enthüllt Jims Geheimnis. Aurora ist erschüttert und meidet Jim.
Unterdessen häufen sich die Störungen am Schiff. Aurora gerät einmal beinahe tödlich in Gefahr, als die Schwerkraft ausfällt. Kurz darauf wacht der Chefdeckoffizier Gus (Laurence Fishburne) aufgrund einer Kapselstörung auf. Mit seinem Zugangscode gelangen sie auf die Brücke und entdecken, dass das Schiff schwerwiegende systemische Fehler hat, die ungeklärt bleiben.
Gus wird schwer krank und stirbt bald darauf, aber nicht ohne Jim und Aurora seinen Zugangscode zu überlassen. Gemeinsam finden sie heraus, dass der Schaden an der Reaktorkammer die Ursache für die Ausfälle ist. Jim muss ins Weltall, um den Reaktor manuell zu entlüften. Dabei wird er verletzt und fast ins All geschleudert. Aurora rettet ihn und bringt ihn ins Autodoc, wodurch er überlebt.
Nach Gus' Beerdigung erfährt Jim, dass das Autodoc als Schlafkapsel funktionieren kann. Er bietet Aurora an, den Rest der Reise darin zu verbringen. Sie entscheidet sich jedoch, bei ihm zu bleiben. Jim macht ihr schließlich einen selbstgemachten Verlobungsring.
88 Jahre später wachen die Passagiere und die Besatzung wie geplant auf. Sie entdecken im zentralen Bereich des Schiffs einen riesigen Baum, üppige Vegetation und Vögel sowie eine kleine Hütte. Eine Aufnahme von Auroras Geschichte beschreibt das wunderbare Leben, das sie und Jim auf der Avalon gemeinsam hatten.
Oliver Trebes
