ג'ק הרפר (טום קרוז) הוא חייל שמבצע סיורים על פני כדור הארץ ההרוס, עולם פוסט-אפוקליפטי שבו בני האדם חיים גבוה מעל העננים, הרחק מכדור הארץ העוין. תפקידו הוא לפקח על השטח ולמנוע כל סכנה מהישרדותם של שארית האנושות, שנמצאת במבנים צפים בשמיים. ג'ק מקבל משימה קריטית: להשמיד את הגזע החייזרי שפלש לכדור הארץ וגרם להרס עצום. במהלך סיורו הוא מגלה אישה שנחתה בכדור הארץ לאחר תאונת מטוס, אירוע שמערער את אמונותיו ומעמיד את נאמנותו למערכת בסימן שאלה.
האישה, שמגיעה מעולם שונה, פותחת בפניו אפשרות לראות את המציאות אחרת, ומעוררת בו תהיות עמוקות לגבי המשימה שהוטלה עליו והאמת שמאחורי העולם שבו הוא חי. השניים יוצאים למסע משותף שמוביל אותם אל סודות שהיו מוסתרים ממנו, ואל גילויים שמשנים את תפיסת עולמו. במהלך המסע, ג'ק מתמודד עם שאלות קיומיות על טבעו של הכדור, על גורל האנושות ועל הנאמנות שלו למפקדיו. הנוכחות הבלתי צפויה של האישה גורמת לו לערער את אמונותיו ולבחון מחדש את מעשיו ואת תפקידו במאבק בין בני האדם לחייזרים. ככל שהסיפור מתפתח, ג'ק מבין שהעולם אינו כפי שהוא נראה, וכי עליו לבחור בין המשך ההקרבה למען המשימה לבין חיפוש אחר אמת חדשה שתשנה את גורלו ואת עתיד האנושות כולה. במהלך המסע, ג'ק מתגלה כי הוא בעצם חלק ממערכת של שכפולים אנושיים, כאשר הזיכרונות שלו אינם שלו במלואם אלא הושתלו בו על ידי המפקדה. האישה שנחתה מכדור הארץ הישן היא למעשה חלק מהעבר האמיתי של האנושות, והיא מזכירה לו את החיים לפני ההרס הגדול. יחד הם מגלים שהאויבים אותם הוא נלחם הם בעצם שאריות של בני אדם שהשתנו בעקבות המלחמה, והמערכת שהאמין בה היא מניפולציה שנועדה לשלוט בשארית האנושות. ג'ק מחליט למרוד ולהיאבק למען שחרור האנושות, כשהוא מנסה לשקם את העולם ולהחזיר את התקווה לעתיד טוב יותר. הסרט מציג נושאים של זהות, זיכרון, נאמנות ומאבק על החופש, כשהוא משלב אקשן, דרמה ומדע בדיוני במציאות פוסט-אפוקליפטית מרתקת.
