為了進一步開展太空深層間的行星任務, 美國國家航天局發射了一枚名為“鐵人一號”的載人飛船。上面承載了最優秀的宇航員——巴茲、史通尼、吉姆, 他們將在太空生活七個月, 每一個動作都將被攝像機拍下, 以備研究。在這期間, 三人做了譬如微型隕石實驗等多項有著重要意義的活動。很快, 五個月過去了, 宇航員們身體疲憊, 飛船的RCS系統也出現惡化的現象。航天局總部果斷地做出讓三名宇航員返航的決定, 但飛船的點火系統卻出現故障。點火發動一次又一次地失敗, 國內謠言紛紛, 各種不樂觀的猜測被傳得沸沸揚揚。巴茲等人打算自己檢查飛船系統, 但所剩的氧氣只夠堅持四十二個小時。進行艙外活動將消耗掉更多氧氣, 這將是不明智的決定。但如果派另一艘飛船營救的話, 將花費更多的財力物力。雖然同事們一致愿意為營救行動而努力, 但局長泰德并不贊成這種做法。國內的輿論壓力越來越大, 總統害怕在人民中間引起恐慌, 下令竭盡一切力量營救三名宇航員。與此同時, 巴茲、史通尼、吉姆的想法并不樂觀, 與家屬通話中紛紛表露出對生還的絕望。營救行動困難重重, 航天局決定派克魯茲登上新的宇宙飛船。就在準備就緒, 颶風卻發生轉向, 阻礙飛船發射。憑借著巨大的勇氣和豐富的經驗, 研究員們決定在風眼中發射飛船。在“鐵人一號”上, 氧氣越來越少, 等待營救的五十五分鐘的時間對于他們來說太過漫長。吉姆決定去修理飛船, 但實際上卻是放棄自己, 把更多的氧氣留給兩位同伴。巴茲和史通尼悲痛萬分, 同時身體也因缺少氧氣越來越虛弱。終于, 克魯茲與最近的俄羅斯飛船對接, 成功地營救了巴茲和史通尼二人。