2019年,为了解决地球灾难性人口爆炸,天空总署派出人类2.0版,进入一枚虫洞探索新世界,该任务被称为"虚空"。当特派团意外返回时,太空总署反而发现了第一次星际太空之旅中的失踪宇航员...
2019 年，地球上空出现了异常现象。通讯中断，国际空间站 (ISS) 停电，宇航员吉姆·马塞尔失踪（推测已死亡）。探索任务负责人亚历克斯·格兰特（巴伯饰）透露，这并不是第一次遇到这种异常现象，它于 1990 年首次出现，当时它可见两个月，然后神秘消失。
由吉莉安·拉鲁克斯（Gillian Laroux，佩里饰）领导的航天局向这一异常现象派出探测器。与探测器的通讯很快就中断了，但数据分析表明它可能是一个虫洞，另一侧有一个类似行星的结构。科学家将这种异常现象命名为“虚空”。宇宙学家杰西卡·约翰逊（Comiskey）认为，这可能是第一次接触事件。尽管遭到团队的抵制，拉鲁仍希望派遣宇航员进行进一步调查。她很快就为一次完整的探险筹集了资金。天体物理学家雅各布·布鲁基姆教授（大卫·贝利饰）给拉鲁的想法泼了一盆冷水，他说由于引力波，这无异于自杀。他说唯一可行的解决方案是机器人或探测器。
然后奇怪的球体开始出现在天空中，虚空开始发射波浪。人们越来越担心虚空和球体带来的威胁。美国一个秘密军事组织提供其机密机器人技术 - Human 2.0 - 来帮助解决航天局的困境。Human 2.0 旨在将人类大脑与合成身体融合，以创造出更强大的士兵。美国军方认为，这项技术将使航天局能够成功地将宇航员送入虚空。
在选择轮椅使用者兼无人机飞行员卡尔·罗伯茨（汤姆·克里斯蒂安饰）之前，一些候选人曾考虑过该项目。然而，将罗伯茨的大脑与塑料身体融合的程序失败了，罗伯茨去世了。在纠结自己的决定后，杰西卡·约翰逊自愿成为下一位候选人，这次手术成功了。美国军方还生产了一名人类 2.0 士兵来陪伴约翰逊执行任务，该版本包含未指定的武器。
约翰逊和 2.0 士兵进入了虚空，约翰逊在消失前报告了美丽的光芒。五天后，任务意外返回，但当太空舱被回收时，飞船上只有约翰逊一人，没有人类 2.0 士兵的踪迹。这艘船看起来已经在太空中呆了很长时间了。
约翰逊被置于昏迷状态的隔离区，科学家们试图从她的大脑中检索数据。他们发现已经形成了好几年的记忆——远远超过了她进入虚空以来的一周。
地球上的紧张局势继续升级，军事组织开始攻击球体。约翰逊醒来并讲述了通讯中断后她所记得的事情。她说那里有很多光，当她闭上眼睛时，人类 2.0 士兵就神秘地从飞船中运了出来。她说，这名士兵看上去很害怕，一直看着自己的手臂，手臂像核弹一样爆炸了。她昏倒了，醒来时发现自己身处一个星球。在地球上，她遇到了吉姆·马塞尔，他告诉她一切都会好起来的。航天局对约翰逊的记忆持怀疑态度，尽管拉鲁希望这意味着马塞尔还活着，而且虚空和球体没有恶意。约翰逊醒来后不久，太阳系就被摧毁了，碎片被发现正在向地球飞去，这是一场行星毁灭事件。突然，球体开始发生变化，并在地球周围形成一道保护屏障。人们逐渐意识到，球体的存在完全被误解为一次攻击，而它们是被派来保护地球的。虚空消失。马塞尔在亚利桑那州沙漠中被发现，没有受伤，但对发生的事情没有任何记忆。事件发生后，一个新的太阳系出现了，其中有另一个与地球几乎一模一样的行星，为人类带来了新的希望。影片以地球 2.0 上的人类 2.0 遭遇虚空生命体结束。