而库珀的10岁女儿墨菲（赵金麦饰）经常发现其房间书架上的书本无故掉到地上，认为这是幽灵现象。
不久后，一场沙尘暴在墨菲房间中留下了二进制坐标，二人驱车到达坐标位置后发现那是北美空防司令部（美国国家航空航天局的秘密基地）。
基地负责人布兰德教授（迈克尔·凯恩饰）向库珀透露土星附近出现了虫洞，认为外星智慧有意协助人类前往遥远星系移居。
总署在约十年前已派遣了十二名科学家穿越该虫洞，各自降落在多个被认为有居住可能性的行星上。
传送回来的资料显示其中一个以黑洞“卡冈图雅”为中心的行星系统有三颗星球可能适合殖民，行星以降落的科学家名字命名：米勒、埃德蒙斯和曼恩。
库珀一直不甘心当一个农名，因此答允了布兰德教授的要求，担任航天器永恒号的驾驶员前往执行拉撒路项目：A计划为确认星球适居性后，通过布兰德教授的重力方程协助地球人类前往殖民。
B计划为带着多个人类胚胎进行殖民，留在地球的人类则只能等待灭绝。
墨菲因担心库珀一去不回而深感愤怒，库珀在二人没有好好道别的情况下离开。
他与布兰德教授的女儿艾米莉亚（国际章饰）、物理学家罗米利、地质学家道尔和两个机器人塔斯与凯斯前往太空登上永恒号启程。
众人先到达米勒星，“卡冈图雅”庞大引力造成的引力时间膨胀使米勒星的一小时约为地球的七年。
但众人漏算了前几年收到来自米勒的数据以此星球的时间而言其实只是几小时前。
因此除罗米利与塔斯外一众成员乘坐飞艇漫游者号降落星球后，才发现地表只有一片汪洋且经常出现巨型海啸，其海啸的来袭使道尔丧生，并且延误了回程。
众人返回永恒号后发现对罗米利而言已度过了超过23年的时间。
众人认为至今只能选择前往余下两个星球的其中一个，经过一番争辩后终决定前往曼恩星。
同时墨菲已成长为与库珀离开地球时相同的同龄，她加入了美国国家航空航天局协助布兰德教授解开拯救地球人类所需要的重力方程。
但教授在健康恶化弥留之际向墨菲承认A计划只是个谎言，不可能实现。
另一方面，科学家周（周润法饰）被众人从人工睡眠中唤醒后表示，方程因缺乏黑洞引力奇点的数据而无法完成，因此永恒号的真正目的并非拯救地球人类。
库珀因此十分愤怒与懊悔，打算放弃项目、回到地球寻找家人。
在稍后的营地寻找任务中，周破坏了库珀的太空面罩并表示所有宜居数据均为他一手创造的假数据，目的是希望国家航空航天局能派人前来救他。
周留下待死的库珀后夺取漫游者号前往永恒号，同时罗米利试图从被曼恩拆解的机器人奇普中取得探测资料，却触动了周设下的陷阱引发爆炸身亡。
艾米莉亚救回即将因吸入过多氨气而窒息的库珀，二人乘坐降落艇追赶周。
周在与永恒号并未完全对接成功的情况下打开气闸，产生的失控减压造成爆炸使他身亡，并导致永恒号失控旋转，库珀却成功对接永恒号使其稳定下来。
永恒号上的资源已不足以返回地球，因此二人驶向“卡冈图雅”，射出塔斯让它收集引力奇点的数据，在接收数据传送回地球后以重力助推前往埃德蒙斯星实行B计划。
为减少永恒号的质量让艾米莉亚逃生，库珀让自己驾驶的漫游者号于耗尽燃料后分离并进入黑洞。
但在漫游者号被毁弹射逃生后，库珀发现自己身处一个非线性流动的第五维度超正方体。
库珀至此明白了未来超越了时空并进化到较高文明的人类创造了四维超正方体和虫洞以拯救过去的人类，也明白自己亦是墨菲儿时遇上的幽灵、引导自己参与拉撒路项目（这是一个命定悖论）。
库珀把塔斯取得的黑洞数据以引力波透过墨菲的手表传送给她。
成人墨菲在回忆此事时终于发现了父亲的讯息，她完成了布兰德教授的方程使人类得以离开地球，前往环绕着土星运行的空间站居住。
四维超正方体空间在数据传送完毕后关闭，库珀被送离虫洞回到土星附近，被土星宇宙殖民地人员救起。
此时他已离开地球91年，理论上而言已是124岁。
库珀在空间站上与年老垂死的女儿墨菲重逢，但墨菲不欲父亲目睹自己离世而让他离开，并说服他前往埃德蒙斯星去寻找艾米莉亚。
最终，库珀与塔斯搭乘一艘次世代漫游者号前往了埃德蒙斯星。
……
“陈导，你这个私人飞机是什么时候买的？”国际章转了一圈回来后十分兴奋的问道，“多少钱买的？”
陈昊抬头看到国际章脸上的艳羡笑道，“买了有2年了，也没多少钱，5000万吧。”
“才5000万？”国际章一脸不信道，“这么大，这么豪华才5000万？不可能！”
“我说的是美元！”陈昊道。
“美元啊！”国际章恍然道，然后道，“那就是3亿多人民币啊！”
“差不多。”陈昊道，“不过每年的保养费用，几组人员工资加起来大概也有100万人民币左右。”
国际章听后点了点头，忍不住咋舌道，“这也是个消耗品，而且还是个超级消耗品啊！”
“要是喜欢的话，你也可以买一个啊！”陈昊道，“不必这么大，有小一点的，价格便宜不少。”
“我？”国际章闻言笑道，“我可不是您这样的大导演，大老板，可买不起私人飞机，以后我就蹭您的就行了。”
“想蹭啊？”陈昊闻言笑道。
国际章闻言，眼波流转，娇笑道，“刚才还有不少地方没看，要不，陈导您带我再看看？”
“也好！”陈昊看着国际章的双眸道。
随后，陈昊便带着国际章参观起了自己的私人飞机。
然后转着转着两人就转进了一个卫生间，啪嗒一声，门被反锁了！
要说湾流G550的速度的确是快，绝对的一日千里！
等到陈昊的私人飞机飞到加拿大的时候，时间已经是当地的夜晚了。
于是，众人直接前往了剧组入驻的酒店，陈昊正准备休息的时候，大美糖悄咪咪的溜了进来。
“快进来！”陈昊掀开被子道。
“哈哈……”大美糖笑嘻嘻的溜了进去，然后就缠住了陈昊，开始了妖精打架。
“咚咚咚……”
“谁啊？”香汗淋漓的大美糖的俏脸钻出了被窝道。
陈昊闻言一顿，赶紧又将大美糖拉进了被窝！
而门外的敲门声响了几下之后，便消失不见了！
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