近未來，科學家們發現太陽急速衰老膨脹，短時間內包括地球在內的整個太陽系都將被太陽所吞沒。為了自救，人類提出一個名為“流浪地球”的大膽計劃，即傾全球之力在地球表面建造上萬座發動機和轉向發動機，推動地球離開太陽系，用2500年的時間奔往另外一個棲息之地。中國航天員劉培強（吳京飾）在兒子劉啟四歲那年前往國際空間站，和國際同儕肩負起領航者的重任。轉眼劉啟（屈楚蕭飾）長大，他帶著妹妹朵朵（趙今麥飾）偷偷跑到地表，偷開外公韓子昂（吳孟達飾）的運輸車，結果不僅遭到逮捕，還遭遇了全球發動機停擺的事件。