1969年7月20日的夜晚，美国国家航空航天局的宇航员和家人正欢聚一堂，热闹地庆祝着。因为在此刻，他们的三位同僚—— 尼尔·阿姆斯特朗、 巴兹·奥尔德林、 迈克尔·科林斯正搭乘阿波罗11号飞船，环绕于月球上空，即将成为第一批登陆月球的人类。留在地面上的宇航员们通过电视直播密切地关注着阿波罗11号的动向，并以自己的方式为三位同僚鼓劲。世界协调时20点18分4秒，鹰号登月舱平稳地降落在了月球表面。世界协调时2点56分15分，尼尔·阿姆斯特朗攀下扶梯，在月球上留下了人类的第一个脚印。看到这一幕，电视机前所有人都安静下来，心中满怀着激动与感慨，这些人中就包括了 吉姆·洛威尔（ 汤姆·汉克斯饰）。1928年出生的洛威尔和阿姆斯特朗一样，都是 美国国家航空航天局招募的第二组宇航员。自1962入列以来，洛威尔已经三次进入太空：双子星7号、双子星12号和阿波罗8号，其中的阿波罗8号是绕月飞行任务，飞船的运行轨道仅有185千米，那时月球在他面前几乎触手可及，洛威尔可以看见上面的每一个平原，每一个火山口，他甚至还以他妻子的名字马丽琳为其中一座山峰命名。现在，尼尔·阿姆斯特朗先于所有人，在月球上迈出了他那举世闻名一小步，而在不久之后，洛威尔也将迈出自己的一大步——按照规划，洛威尔将在阿波罗14号任务中指挥飞船登月。然而，计划终归赶不上变化。三个月后，就在洛威尔计划好要和家人外出度假时，老前辈 迪克·斯雷顿（克里斯·埃利斯饰）给他带来了一颗“重磅炸弹”：由于阿波罗13号指令长 艾伦·谢泼德（第一位进入太空的美国宇航员）刚刚动完内耳手术，不适合飞行，因此斯雷顿将阿波罗13号和阿波罗14号乘员组对调，由洛威尔来指挥阿波罗13号。即将登月的消息让洛威尔高兴得要跳起来，他急匆匆地赶回家开始收拾行李。数日后，吻别了妻子和儿女的洛威尔搭机前往约翰·F·肯尼迪航天中心，与队友 弗莱德·海斯（ 比尔·帕克斯顿饰）、 肯·马丁利（ 加里·西尼斯饰）投入到紧张的训练中。但是出乎洛威尔意料的事情发生了，在发射即将到来之际，航天局决定替换掉肯·马丁利——因为医生怀疑他此前意外接触到了麻疹。尽管万分不情愿，马丁利还是和候补组的 杰克·斯威格特（ 凯文·贝肯饰）换了班，这件事让洛威尔与海斯心理有些没底，因为尽管斯威格特也是一位优秀的宇航员，但他毕竟不像马丁利那样和两人走得近，而且斯威格特的训练有点不足，谁也不敢保证他在太空中一定能完美发挥。