Sarah Eva Green, çocukluğundan beri astronot olma hayali kuran bir Fransız kadındır. Proxima mürettebatına son anda dahil olduğunu öğrenince Mars'a gidecek ilk insanlar arasında yer alacağını fark ediyor. Ancak, eşi Thomas'tan ayrıldıktan sonra küçük kızı Stella'dan ayrılmanın zorluğuyla yüzleşmek zorunda kalıyor. Tüm endişelerine rağmen Stella'yı Thomas'a bırakmaya karar verir ve görevine hazırlanmaya başlıyor. Göreve geç katılan Sarah, Mars ekibindeki tek kadın olarak dikkat çekerken, Amerikan kaptanı Mike başlangıçta ona karşı açık bir düşmanlık besler fakat eğitim sürecinde Sarah'nın kararlılığını gözlemledikçe ona karşı saygısı yavaş yavaş artıyor.

Eğitim sırasında Sarah'nın kızı Stella'nın onu bir kez ziyaret etmesine izin verilir. Sarah, kızının uyum sağlaması ve birlikte daha fazla zaman geçirebilmeleri için özel izinler talep ediyor. İlk başta iyi giden bu buluşma, Stella'nın endişelenip sıkılarak kaçmasıyla kötü bir sona ulaşır ve bu durum, Sarah ile Mike arasında bir çatışmaya yol açar. Ertesi gün, Stella, Sarah uyurken evden ayrılır. Film, Uluslararası Uzay İstasyonu'nda bir yıl sürecek bir görev için hazırlanan bir astronotu merkezine alıyor.