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可以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。