NASAs fiktive romferge blir skutt opp til Hubble-teleskopet. Tre astronauter er på romvandring for å reparere teleskopet. Russerne har detonert et antisatellittvåpen som har utløst en sverm av romsøppel i lav jordbane. Astronautene blir fortalt at søppelet ikke er på vei mot dem, men noe skjer, og de blir bedt om å evakuere teleskopet øyeblikkelig. Astronaut Ryan Stone (Sandra Bullock) ønsker likevel å reparere teleskopet, men rekker ikke å evakuere før katastrofen inntreffer. Søppelet treffer og dreper én av de tre astronautene på romvandring, samt alle på innsiden av romfergen. Stone blir revet vekk av en robotarm som holdt henne oppe, og virvler rundt mens den andre overlevende astronauten, Matt Kowalski (George Clooney), leter etter henne. Han er utstyrt med en manøvreringsenhet (MMU), som gjør at han enklere kan bevege seg i rommet.