故事开始于20世纪30年代的好莱坞，14岁的朱迪（蕾妮·齐薇格 Renée Zellweger 饰）因为其甜美的嗓音而被经纪人梅耶（理查德·科德里 Richard Cordery 饰）看中，就此走上了星途，但此时的朱迪并不知道的是，等待着她的，除了功成名就所带来的的名声和财富之外，更多的是痛苦。 时间来到几十年后，已经40岁的朱迪同丈夫西德尼（卢夫斯·塞维尔 Rufus Sewell 饰）离了婚，独自抚养两个孩子罗娜（贝拉·拉姆齐 Bella Ramsey 饰）和乔伊（勒温·劳埃德 Lewin Lloyd 饰），经济状况十分的糟糕。无奈之下，朱迪做了一个决定，那就是将两个孩子留给前夫，自己前往英国继续打拼事业，可是此时的朱迪的健康情况已经非常的糟糕了，更糟的是，她早已经失去了粉丝们的信任。

故事发生在1862年的伦敦，詹姆斯（埃迪·雷德梅恩 Eddie Redmayne 饰）是一位非常有理想抱负的年轻科学家，致力于研究天气预报技术，然而，经济上的窘迫让他无法使用自己的热气球将研究成果带上天空，于是，他找到了名为艾米莉亚（菲丽希缇·琼斯 Felicity Jones 饰）的女子。 　　艾米莉亚是一个经验非常丰富的热气球飞行员，如今却沉溺在一段痛苦的往事之中无法自拔。她答应了詹姆斯的请求，两人共同驾驶着热气球开始了他们的冒险，并且凭借着智慧和勇气抵达了人类从未涉足过的高度。然而，当他们飞的越高，所要面对的危险就越大。