莎拉（莎拉·伯格 Sarah Bolger 饰）的丈夫死了，留下了一儿一女需要莎拉拉扯长大，忍着巨大的悲痛和沉重的经济压力，莎拉只有苦苦支撑，更糟的是，儿子成为了父亲死亡的目击者，巨大的打击让他就此失声，这对于莎拉来说无异于是雪上加霜。 铁托（安德鲁·辛普森 Andrew Simpson 饰）是当地的地头蛇，他看莎拉一人无依无靠，便使用威逼利诱之术，强迫莎拉帮助他藏匿毒品。哪知道一次意外中，莎拉的儿子发现并且毁掉了毒品，损失巨大的铁托在恼羞成怒之中企图强暴莎拉。对于这个男人的压迫，莎拉忍无可忍，终于决定反抗，而她的反击行为很快就在当地引起了一连串的蝴蝶效应。
故事发生在1862年的伦敦，詹姆斯（埃迪·雷德梅恩 Eddie Redmayne 饰）是一位非常有理想抱负的年轻科学家，致力于研究天气预报技术，然而，经济上的窘迫让他无法使用自己的热气球将研究成果带上天空，于是，他找到了名为艾米莉亚（菲丽希缇·琼斯 Felicity Jones 饰）的女子。 艾米莉亚是一个经验非常丰富的热气球飞行员，如今却沉溺在一段痛苦的往事之中无法自拔。她答应了詹姆斯的请求，两人共同驾驶着热气球开始了他们的冒险，并且凭借着智慧和勇气抵达了人类从未涉足过的高度。然而，当他们飞的越高，所要面对的危险就越大。
