本片讲述天文学家伊萨克深信宇宙是个寂静黑暗之地，除了外太空之外，对生活中其他事物缺乏热情。直到伊萨克遇到了艺术家克莱拉，克莱拉点燃了他的激情，他才发现人与人之间的探索也很迷人...艾萨克·布鲁诺博士在多伦多（虚构的）安大略大学获得天体物理学博士后研究奖学金。他对在宇宙中寻找智慧生命迹象的目标已经成为一种痴迷，这与两年前他个人生活中的一次不明创伤有关。他对他的学生变得越来越敌对，并开始挪用智利地面望远镜的时间，用于同事的研究。他的系主任将他停职，并禁止他使用学校的研究设施。TESS轨道望远镜发射升空，提供了与世界共享的大量数据，旨在分析和寻找系外行星上可能存在的生命。艾萨克张贴传单寻找一名无薪研究助理，只提供食宿。他唯一的回应来自克拉拉，一位没有受过教育、过着波西米亚生活方式的艺术家。克拉拉有她自己的秘密，她因某种不明问题而服用某种药物。艾萨克专注于M矮星的研究结果，相信这是一个没有人会打扰的利基市场。当克拉拉发现一颗有前途的系外行星时，艾萨克趁夜潜入大学，向智利的望远镜操作员撒谎，声称得到了他的朋友查理（恩尼斯·埃斯默饰）的许可，以获取更多关于该行星的数据。查理很愤怒，但也对数据结果很感兴趣。他建议艾萨克联系艾萨克的前妻丽贝卡，她在加州理工学院担任捐赠主席。克拉拉说服艾萨克联系丽贝卡，尽管他不愿意。当丽贝卡告诉艾萨克，找到生命并不能带回死去的小儿子时，他们生活中的剧变终于被揭露了。她让他在凯克望远镜上呆了一段时间。这证明他们已经找到了一颗适合居住的候选行星。克拉拉爱上了艾萨克，但他已经厌倦了爱情或其他无法科学证明的事情。她吻了他，然后当他开始回应时突然退开。当查理的妻子生下孩子时，艾萨克武断地讲述了一个微小的变化如何改变了他自己的儿子，并且同样可以改变整个宇宙。克拉拉提醒他，同样的微小变化确实导致了他儿子的存在。这导致他们最终成为情侣。当他们得知有人比他们早一周发现了“他们的”星球时，艾萨克变得沮丧。他很快决定专注于寻找生命的直接证据，而不仅仅是一颗可能适合居住的行星。在他的痴迷中，他对克拉拉日益恶化的健康状况视而不见，直到查理惩罚他。艾萨克告诉克拉拉他是时候停止搜索了，但她让他忽略数据并专注于他与宇宙的内在联系。当它起作用时，他感到很惊讶，但拒绝了它和她。她抓起包准备离开，然后倒下了。在医院里，据透露，克拉拉患有一种自身免疫性疾病，导致她体内的每个器官和肌肉完全崩溃。医生们对她竟然还能走路或说话感到震惊，并确认她很快就会死亡。在她生命的最后几天里，艾萨克一直守在她的床边。在她去世前一刻，她告诉他他会“看到它”。一批新的TESS数据发布了，艾萨克确实“看到了”——证明了一个看似人造物体与一颗系外行星处于重合轨道上的证据。他把他的发现告诉了查理，查理把他介绍给了TESS项目负责人里克曼博士。两年后，在喷气推进实验室的新闻发布会上，里克曼博士、丽贝卡和查理解释说，现在收集的数据最终证明了人造物体的存在，该人造物体绕着一颗200光年远的恒星运行，进而证明了外星智慧生命的存在。艾萨克没有坐在指定的小组座位上，而是选择花时间回忆克拉拉。几个月后，丽贝卡将艾萨克召唤到SETI实验室。她透露外星人已经用莫尔斯电码发送了一条消息——“艾萨克·布鲁诺”。当下一条消息到达时，他就在场了——他和克拉拉经常一起听的鲍勃·迪伦歌曲的音频文件。影片以艾萨克含泪微笑结束。