Depuis toujours, Joan Goodwin, prof d’astrophysique, est obsédée par les étoiles. Aussi le jour où la NASA annonce recruter pour la première fois des femmes scientifiques, elle brûle d’envie de faire partie des rares personnes à aller dans l’espace.

Sélectionnée parmi des milliers de candidates, Joan commence sa formation au Johnson Space Center de Houston, aux côtés d’un groupe exceptionnel : les pilotes Hank Redmond et John Griffin, la spécialiste de mission Lydia Danes, la chaleureuse Donna Fitzgeral, et Vanessa Ford, l’ingénieure aéronautique magnétique et mystérieuse.

Alors que les astronautes apprennent à se connaître et se préparent à leur premier vol, Joan perd le contrôle de ses sentiments et constate que son coeur est capable de vivre des émotions amoureuses inédites. Cet amour aussi imprévu que soudain remettra en question toutes ses croyances. Et sa place dans le monde...