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。為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，帶著地球踏上漫漫徵程。滿腔赤誠的劉培強（吳京飾）和韓朵朵（王智飾）歷經層層考驗成為航天員大隊的一員，並由此相知相戀。但是漫漫徵途的前方，仿佛有一股神秘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。