Στο εγγύς μέλλον, η Γη αντιμετωπίζει σοβαρά περιβαλλοντικά προβλήματα, συμπεριλαμβανομένων των προσβολών των καλλιεργειών και των εκτεταμένων ξηρασιών, που απειλούν την επιβίωση της ανθρωπότητας. Μια ομάδα αστροναυτών με επικεφαλής τον Cooper, πρώην πιλότο της NASA, στέλνεται σε μια αποστολή μέσα από μια σκουληκότρυπα κοντά στον Κρόνο για να αναζητήσει έναν νέο κατοικήσιμο πλανήτη για την ανθρωπότητα.
Ο Cooper, μαζί με τους επιστήμονες Amelia Brand, Romilly, Doyle και TARS (ένα αισθανόμενο ρομπότ), ταξιδεύουν μέσα από τη σκουληκότρυπα και ανακαλύπτουν αρκετούς δυνητικά κατοικήσιμους πλανήτες. Υποβάλλονται σε διάφορες προκλήσεις, συμπεριλαμβανομένης της διαστολής του χρόνου, η οποία τους αναγκάζει να βιώνουν διαφορετικά χρονικά διαστήματα σε σύγκριση με τη Γη. Ο Κούπερ αντιμετωπίζει επίσης προσωπικούς αγώνες καθώς παλεύει με την πιθανότητα να μην ξαναδεί τα παιδιά του.
Καθώς οι αστροναύτες εξερευνούν διαφορετικούς πλανήτες, αντιμετωπίζουν διάφορα φαινόμενα, όπως παγκόσμους, υδάτινους κόσμους και έναν πλανήτη με ακραία χρονική διαστολή. Ανακαλύπτουν επίσης στοιχεία ενός προηγούμενου ανθρώπινου πολιτισμού που είχε φτάσει σε προηγμένο επίπεδο τεχνολογίας. Τελικά, ο Cooper βρίσκεται σε ένα tesseract, ένα πενταδιάστατο χωροχρονικό συνεχές, όπου γίνεται μάρτυρας γεγονότων από το παρελθόν και το παρόν του.
Μέσω της καθοδήγησης μιας μελλοντικής εκδοχής του Murph, της κόρης του Cooper που έμεινε στη Γη, συνειδητοποιεί ότι ο σκοπός της αποστολής δεν είναι μόνο να βρει έναν νέο πλανήτη αλλά και να ξεπεράσει τους περιορισμούς της ανθρώπινης ύπαρξης και να αποκτήσει την ικανότητα να χειρίζεται τη βαρύτητα. Ο Κούπερ χρησιμοποιεί τις νέες γνώσεις του για να χειραγωγήσει το tesseract και στέλνει ένα μήνυμα στον Murph, επιτρέποντας στην ανθρωπότητα να επιβιώσει στη Γη.
Το Interstellar διερευνά θέματα αγάπης, οικογένειας, θυσιών, επιστημονικής εξερεύνησης και της φύσης του χρόνου και του χώρου. Συνδυάζει στοιχεία επιστημονικής φαντασίας με συναισθηματική αφήγηση, παρουσιάζοντας μια σύνθετη και προβληματική αφήγηση.