出艙工作的俄羅期空間站資深航天員奧列克.博格丹諾維奇意外受傷。為防止病情惡化或帶傷返回地球時死亡，俄航天管理部門緊急選拔胸外科醫生進行培訓，本片女主角熱妮亞.別利亞耶娃（丈夫謝爾蓋車禍去世，帶着女兒和母親生活）最終進入了太空。然而開胸後卻發現太空中與地球完全不同，無法按照地球上的常規操作進行手術，而熱妮亞卻拒絕了停止手術的指令，勇於承擔起身為醫生要救死扶傷的責任，航天部門的主管沃林也堅定地支持她。熱妮亞根據她醫生男友的建議因地制宜、自制設備，最終與她的醫護人員齊心協力取得了這場太空手術的成功。觀察期後，她和奧列克順利返回地球並與親人們團聚。