1862年的伦敦近郊，詹姆斯·格莱舍（埃迪·雷德梅恩 饰）是一位颇有抱负的年轻科学家，痴迷于气象预报的想法，可是詹姆斯·格莱舍无法为自己的热气球探险提供资金，也没法说服同事带着自己的研究一起升空。于是詹姆斯·格莱舍设法去见了艾米丽亚（菲丽希缇·琼斯 饰），艾米丽亚是一位丧偶但是具有超无畏冒险才能的经验丰富的飞行员。艾米丽亚与詹姆斯·格莱舍乘坐热气球展开了一场非凡的高空冒险，试图探寻天堂的奥秘，在飞行过程中，他们挑战了人类从未乘热气球抵达的高度，却也陷入一场史诗般的生存之战。