故事發生在1862年的倫敦，詹姆斯（埃迪·雷德梅恩 Eddie Redmayne 飾）是一位非常有理想抱負的年輕科學家，致力于研究天氣預報技術，然而，經濟上的窘迫讓他無法使用自己的熱氣球將研究成果帶上天空，于是，他找到了名為艾米莉亞（菲麗希緹·瓊斯 Felicity Jones 飾）的女子。