U bliskoj budućnosti Zemlja će se suočiti s ozbiljnim ekološkim problemima, uključujući bolesti usjeva i raširene suše, koje prijete opstanku čovječanstva. Grupa astronauta predvođena Cooperom, bivšim NASA-inim pilotom, poslana je u misiju kroz crvotočinu blizu Saturna u potrazi za novim nastanjivim planetom za čovječanstvo.
Cooper, zajedno sa znanstvenicima Ameliom Brand, Romilly, Doyleom i TARS-om (osjećajnim robotom), putuje kroz crvotočinu i otkriva nekoliko potencijalno nastanjivih planeta. Podvrgavaju se raznim izazovima, uključujući dilataciju vremena, zbog čega doživljavaju različite količine vremena u usporedbi sa Zemljom. Cooper se također suočava s osobnim borbama dok se bori s mogućnošću da više nikada neće vidjeti svoju djecu.
Dok astronauti istražuju različite planete, susreću se s raznim fenomenima, uključujući ledene svjetove, vodene svjetove i planet s ekstremnom vremenskom dilatacijom. Također otkrivaju dokaze prethodne ljudske civilizacije koja je dosegla naprednu razinu tehnologije. Naposljetku, Cooper se nađe u teseraktu, petodimenzionalnom prostorno-vremenskom kontinuumu, gdje svjedoči događajima iz vlastite prošlosti i sadašnjosti.
Kroz smjernice buduće verzije Murph, Cooperove kćeri koja je ostala na Zemlji, on shvaća da svrha misije nije samo pronaći novi planet već i nadići ograničenja ljudskog postojanja i steći sposobnost manipuliranja gravitacijom. Cooper koristi svoje novostečeno znanje da manipulira teseraktom i šalje poruku Murphu, omogućujući čovječanstvu da preživi na Zemlji.
Interstellar istražuje teme ljubavi, obitelji, žrtve, znanstvenog istraživanja i prirode vremena i prostora. Kombinira elemente znanstvene fantastike s emocionalnim pripovijedanjem, predstavljajući složenu pripovijest koja potiče na razmišljanje.