1961年，瑞恩·高斯林饰演的尼尔·阿姆斯特朗驾驶X-15试验机冲破大气层。当飞行高度突破14万英尺时，他透过舷窗俯瞰蔚蓝星球。返航时飞行器突然失控攀升，最终惊险降落在莫哈韦沙漠。这次事故让军方决定暂时停飞这位天才飞行员。
家庭生活同样面临考验。克莱尔·福伊饰演的妻子珍妮特正为女儿凯伦的脑瘤四处求医。当战友约瑟夫带来NASA双子星计划招募消息时，尼尔坚持要等女儿康复后再考虑。然而病魔最终夺走了两岁幼女的生命，葬礼后第三天，尼尔就回到基地撰写飞行报告，用工作麻痹破碎的心。
一年后的选拔现场，尼尔面对NASA高层侃侃而谈。当被问及丧女之痛是否会影响任务时，他坦承："或许会。"这份诚实反而打动了评审。晚餐时分，一通电话改变了历史轨迹——他正式成为美国太空计划的一员。彼时美苏太空竞赛白热化，苏联接连发射人造卫星的成就，让NASA将登月视为必须赢得的荣誉之战。
训练基地里，旋转的多轴训练器让硬汉们吐得昏天黑地。尼尔在首次测试中昏厥，醒来却要求立即重试。这种近乎偏执的坚韧，正是航天时代最珍贵的品质。当邻居帕特带着饼干登门时，珍妮特正怀着他们的第三个孩子。两个航天家庭在星空下畅想未来，却不知命运已埋下悲剧的伏笔。
1965年双子星8号任务前夜，欢送派对的香槟刚刚开启，暴雨中却传来战友艾略特坠机的噩耗。葬礼上，巴兹·奥尔德林不得体的言论让尼尔攥紧了拳头。这些穿银色航天服的英雄们，每天都在与死神跳着贴面舞。
1966年3月16日，尼尔与搭档的太空舱突然失控旋转。地面控制中心里，珍妮特冲破男性同僚的阻拦，对着对讲机怒吼："那是我丈夫的棺材！"当两位宇航员奇迹生还时，所有人都在欢呼，只有尼尔盯着掌心女儿的发带沉默不语。
阿波罗1号测试时的一声爆炸，带走了三位顶尖宇航员。尼尔在白宫接到电话时，窗外正绽放着庆典烟花。1968年的一次试飞中，他不得不在千钧一发之际弹射逃生。当所有人劝他放弃时，这个沉默的男人只说："太空不会原谅任何失误。"
1969年7月16日，土星五号火箭喷射出耀眼尾焰。告别时刻，大儿子只愿与他握手，而珍妮特含泪的质问回荡在发射中心："你想过孩子们没有父亲的样子吗？"四天后，当尼尔在月球表面放下女儿的手链时，地球正在他头顶散发着蓝色光芒。
归来的英雄们被鲜花包围，但防弹玻璃后的重逢更令人动容。珍妮特缓缓将手掌贴在玻璃上，尼尔隔着屏障轻轻相触——这是航天史上最温柔的太空握手。当全人类为"个人一小步"欢呼时，只有她懂得这个男人"人类一大步"背后的代价。
从X-15的驾驶舱到月球的尘埃，这部电影用震撼的IMAX镜头还原了航天黄金年代。那些档案胶片里的英雄，在此刻变得如此真实而脆弱。当阿姆斯特朗在月球环形山放下女儿手链时，我们终于明白：征服星辰的从来不是技术，而是人类带着伤痕依然仰望的勇气。