En 1862, une tête brûlée, pilote de ballon, Amelia Rennes (Felicity Jones), s'associe au pionnier de la météorologie, James Glaisher (Eddie Redmayne), pour faire progresser les connaissances en matière d'intempéries et voler plus haut que n'importe qui dans l'histoire. Tout en battant des records et en faisant avancer les découvertes scientifiques, leur voyage aux confins de l'existence aide les deux coéquipiers improbables à trouver leur place dans le monde qu'ils ont laissé loin en dessous d'eux. Mais le ciel les met face à des défis physiques et émotionnels, tandis que l'ascension devient un combat pour la survie.
