Rhoda Williams (Brit Marling), brillante jeune diplômée en astrophysique, rêve d’explorer l’espace. John Burroughs (William Mapother) est un compositeur au sommet de sa carrière, qui attend un deuxième enfant. Le soir où est découverte une autre planète semblable à la Terre, la tragédie les frappe et les vies de ces étrangers deviennent inextricablement liées l’une à l’autre.