影片根據劉慈欣同名小說改編，是一部科幻片，故事的背景設定在未來，那時，太陽出現問題，太陽系已經不適合人類居住，地球隨時都會面臨滅頂之災，為了能夠生存下去，人類決定重新尋找適合居住的環境，于是一場逃離太陽系的行動便產生了。
人類在地球表面建造了上萬座行星發動機，帶著地球一起離開太陽系，在宇宙中流浪了2500年，才終于找到類似于太陽系的地方，然而這里的三個太陽時而并存，時而全都消失，人類發現，這里也不是最佳居所，于是只能再次踏上宇宙流浪之路。
吳京在影片中飾演的劉培強是男主劉啟的父親，他是一名宇航員，負責在太空中清理地球運行軌道中出現的障礙物，最后他駕駛的飛船遭遇小行星的撞擊，壯烈犧牲，而他與兒子之間的感情變化也是影片的一大看點。