電影《星際穿越》發生在地球未來的一個年代，此時的地球已經黃沙遍野，到處荒蕪，而曾經人們賴以生存的糧食小麥、大米等均因為枯萎病而滅絕，目前人類僅僅靠着玉米這種耐抗性較強的糧食生存，這個時候，農民已經成為了最重要的職業，怎麼種植出好的糧食成為人類研究的課題。

　　男主角庫珀曾是一位NASA宇航員如今靠着一片玉米地養活家人，并且有一個兒子湯姆和女兒墨菲，一天小鎮突然發生沙塵暴，忘了關窗戶的墨菲回到家中在房間内出現了奇異的現象，庫珀發現房間裡的沙子降落到地上後疑似自動形成了一個坐标，庫珀和墨菲來到了此地，原來這裡正是NASA秘密組織的探究所，專門為人類的生存而研究出路，因為不久後玉米将也會滅絕，人類将無法在地球上繼續生存。

　　老布蘭德教授等人告訴庫珀，NASA想要庫珀這位老宇航員與女兒布蘭德、羅米利和多伊爾一起去宇宙尋找人類新住所，而且目前已經發現了木星附近有一個蟲洞，而之前NASA已經派出了三個小分隊前去探索了蟲洞中的三個星球，并且時常有信号回複，證明或許有适合人類居住的星球，而老布蘭德教授目前打算實行兩個計劃：plan A和plan B。

　　A計劃是：NASA将這個探究所建設成一個大型空間站，探究所的人可以通過解決引力方程，成功将這個空間站送上宇宙，離開地球，保證目前人類的存活，之後如果庫珀那方有所進展的話，可以将空間站移居過去。

　　B計劃則是：在離開地球前，庫珀等人帶着之前培育好的受精卵，等到找到合适的星球後，利用這些受精卵可以培育出人類，即使地球上的人類沒有成功解開引力方程而滅絕，依靠這些依然可以保證人類的延續。

　　最終庫珀接受了這個決定，當然代價就是可能會花費數年的時間，告别了家人後，庫珀等人啟程出發，在前往土星的旅途中十分順利，最終進入到了蟲洞之中，但是在選擇首先前往哪個星球出現了争議，米勒星球信号最好，但是離黑洞過于近，所以很有可能在這裡耗費大量的時間（黑洞通過改變引力最終将時間壓縮，所以會出現在米勒星球一個小時相當于地球十年的情況）。

　　而曼恩博士的星球也有回應，但是距離偏遠，而埃德蒙斯星球則距離更遠，并且沒有什麼信号，所以庫珀提議，通過繞過黑洞的方法進入米勒星球，這樣可以省去在途中因黑洞而消耗的大量時間。計劃實施，庫珀、布蘭德以及多伊爾進入米勒星球後，發現這裡除了水什麼都沒有，時不時還會卷起數百米的波浪，在逃離的途中，多伊爾被浪卷走身亡，庫珀和布蘭德逃離，但已經耗費了兩個小時，相當于地球的23年，之所以會出現這種情況，是因為之前的信号器其實也是在幾個小時前登陸的米勒星球，隻不過因為時間的壓縮，讓衆人以為，此星球在不斷傳出信号。

　　此時的墨菲已經長大成為老布蘭德教授的助手，而庫珀三人再次來到曼恩博士的星球，但是卻被曼恩博士所欺騙，其實該星球也不适合居住，整個星球幾乎都是處于冰霜雪地中，但是曼恩博士害怕孤獨死亡，所以會一直發射信号給地球，為了逃離這裡，曼恩殺死了多米利，與庫珀一番争鬥後搶走了他們的飛船逃離，但是在與空間站對接過程中失手，船毀人亡，另一邊庫珀和布蘭德趕來的飛船對接成功。

　　兩人打算向着第三個星球“艾德蒙斯”出發，由于飛船燃料的不足，庫珀想到了利用黑洞的引力彈弓效應使飛船射向艾德蒙斯星球，但是由于引力效應代價就是将會發生時間壓縮。最終計劃成功，但是由于船上的補給不夠，庫珀選擇了脫離飛船，讓布蘭德一人奔向艾德蒙斯，自己則墜入到黑洞中。

　　進入黑洞後，庫珀通過塔斯的介紹得知自己已經來到了一個五維空間，并且在此他可以觀察到過去，他也是看到了當初離開家人去實施計劃的時候。庫珀發現他在五維空間中可以與四維空間的墨菲存在着聯系，并且可以傳遞信息，庫珀則通過手表，利用摩斯密碼傳遞給墨菲黑洞的引力數據。

　　最終墨菲得到了方程式和黑洞數據，完成了科技革命，帶領了人們遷移到一個新的宇宙空間站中，在此墨菲活到了100多歲，終于等到了庫珀的到來，而墨菲已經子孫滿堂，并且告訴庫珀，布蘭德還活着，讓他去尋找她，最終庫珀踏上了前往艾德蒙斯星球的路程，而艾德蒙斯星球已經被建立好了基地，并且氣候适宜。

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