Las investigaciones del climatólogo Jack Hall indican que el calentamiento global podría desencadenar un repentino y catastrófico cambio climático de la Tierra. Hall advierte a los dirigentes políticos de la necesidad de adoptar inmediatamente medidas para evitarlo, pero sus advertencias llegan demasiado tarde: una serie de anómalos fenómenos climáticos empiezan a producirse en distintas partes del globo. El calentamiento global ha puesto el planeta al borde de una nueva era glacial. Mientras Jack advierte a la Casa Blanca del inminente cambio climático, su hijo Sam y sus amigos se encuentran atrapados en Nueva York, a donde han ido para participar en un concurso académico entre institutos.

Un equipo de astronautas internacionales es enviado en una peligrosa misión para reiniciar el Sol moribundo con una bomba de fisión nuclear en el año 2057.

En 2035, la tripulación de la misión espacial Ares III está explorando Marte y se presume que el astronauta Mark Watney está muerto después de una feroz tormenta. Abandonado por su tripulación, Watney se queda solo para sobrevivir en el planeta hostil y debe recurrir a su ingenio, inteligencia y espíritu irascible para encontrar una manera de indicar a la Tierra que está vivo.

Al ver que la vida en la Tierra está llegando a su fin, un grupo de exploradores dirigidos por el piloto Cooper (McConaughey) y la científica Amelia (Hathaway) emprende una misión que puede ser la más importante de la historia de la humanidad: viajar más allá de nuestra galaxia para descubrir algún planeta en otra que pueda garantizar el futuro de la raza humana.

El Dr. Unger (Embeth Davidtz), CEO de Europa Ventures, narra la historia de la misión Europa One. Seis astronautas se embarcan en una misión financiada privadamente a la luna Europa, el satélite natural de Júpiter, para encontrar posibles fuentes de vida. Los miembros de la tripulación son el capitán William Xu (Daniel Wu), la piloto Rosa Dasque (Anamaria Marinca), el jefe de ciencias Daniel Luxembourg (Christian Camargo), la oficial de ciencias de biología marina Katya Petrovna (Karolina Wydra), el ingeniero junior James Corrigan (Sharlto Copley) y el jefe de ingenieros Andrei Blok (Michael Nyqvist).

Hace mucho tiempo, legiones de criaturas monstruosas llamados Kaiju surgen del mar, llevando consigo una guerra. Para pelear a los Kaiju, la humanidad desarrolla robots gigantes llamados Jaegers, diseñados para ser piloteados por dos humanos. Sin embargo, ni los Jaegers son suficientes para vencer a los Kaiju, y la humanidad está al borde de la derrota. La última esperanza de la humanidad descansa en un expiloto fracasado, un aprendiz y un viejo y obsoleto Jaeger.