Eva Green es Sarah, una astronauta francesa que se entrena en la Agencia Espacial Europea en Colonia. Es la única mujer dentro del exigente programa. Vive sola con Stella, su hija de siete años, y se siente culpable por no poder pasar más tiempo con ella. Cuando Sarah es elegida para formar parte de la tripulación de una misión espacial llamada Proxima, de un año de duración, se produce el caos en la relación entre madre e hija.