出舱工作的俄罗期空间站资深航天员奥列克.博格丹诺维奇意外受伤。为防止病情恶化或带伤返回地球时死亡，俄航天治理部门紧急选拔胸外科大夫进行培训，本片女主角热妮亚.别利亚耶娃（丈夫谢尔盖车祸去世，带着女儿和母亲生活）最终进入了太空。然而开胸后却发现太空中与地球完全不同，无法按照地球上的惯例操作进行手术，而热妮亚却拒绝了停止手术的指令，勇于承担起身为大夫要救死扶伤的义务，航天部门的主管沃林也坚定地支撑她。热妮亚根据她大夫男友的建议因地制宜、自制设备，最终与她的医护人员齐心合力取得了这场太空手术的成功。观察期后，她和奥列克顺利返回地球并与亲人们团聚。