Dans un futur proche, la Terre est devenue presque invivable, des tempêtes de poussière ravageant les cultures et causant une baisse d’oxygène dans l’atmosphère. Il y a dix ans, après la découverte près de Saturne d’un trou de ver donnant accès à une autre galaxie, la NASA, dans le plus grand secret, a organisé une expédition dans l’espoir de découvrir une planète habitable. Deux scénarios étaient alors envisagés: transporter dans ce nouvel éden la population mondiale ou y recréer des individus par clonage, de façon à préserver l’espèce humaine. Mais par malheur, les membres de cette mission interstellaire n’ont plus jamais donné signe de vie. À la demande du professeur Brand, toujours à la tête du projet, le fermier et ex-ingénieur Cooper accepte de piloter une nouvelle expédition, à laquelle prennent part trois autres astronautes, dont la fille de Brand. D’ici le retour des explorateurs, qui évolueront dans un espace-temps où une heure équivaut à sept années terrestres, le professeur espère avoir résolu le problème gravitationnel qui empêche présentement un vaisseau contenant des milliards de personnes de s’élever dans les airs.