Spacecom-Raumfahrt-Ingenieur Roy McBride ist ein glücklich verheirateter, leicht autistischer Einzelgänger, der es nie verwunden hat, dass sein Vater vor 20 Jahren zu einer mysteriösen Mission zum Neptun aufbrach, von der er nie zurückkehrte. Er wollte dort nach intelligentem, außerirdischen Leben suchen und hat dabei mit höchst gefährlichem Material experimentiert. Warum sein Vater nie zurückkehrte und ob er fand, wonach er suchte, möchte Roy nun endlich herausfinden: Er startet selbst in den Weltraum und stößt dabei auf Geheimnisse, die alles, was wir über die menschliche Existenz und unseren Platz im Universum zu wissen glaubten, in Frage stellen - denn die Experimente seines Vaters bedrohen das ganze Solarsystem. Eine "Welle"? ist entstanden, die zu gefährlichen Technikausfällen und Flugzeugabstürzen führt... Roy tritt mutig die Mission an, an deren Ende die Vernichtung der Arbeit seines verehrten Vaters stehen könnte.

Eine rätselhafte Schwedin wird im Tokio der 1980er des Mordes an ihrer Freundin verdächtigt, die nach einem Liebesdreieck mit einem ansässigen Fotografen verschwand.

In der Mitte des 19. Jahrhunderts beginnt der Philologie-Professor James Murray (Mel Gibson) mit der Arbeit an der ersten Ausgabe des mittlerweile berühmten Oxford English Dictionary, dem umfangreichsten Wörterbuch der englischen Sprache. Dabei bekommt er Hilfe vom Psychopathen Dr. William Chester Minor (Sean Penn), der als Patient in einer Hochsicherheits-Psychatrie einsitzt und über 10.000 Beiträge schickt.

Nachdem sein Bruder Randall ermordet wurde, erscheint der Söldner Karl Thomasson nach langer Zeit wieder in seiner Heimat Brooklyn. Sein Bruder war Lehrer, und er wurde getötet, weil er einige seiner Schüler bei einer Straftat ertappt hat. Karl Thomasson will seinen Bruder rächen und herausfinden, was genau hinter der Sache steckt, daher lässt er sich an der Schule, an der Randall gearbeitet hat, als Lehrer anstellen.

In den Tiefen des Weltalls, weit entfernt von unserem Sonnensystem, leben Monte (Robert Pattinson) und seine kleine Tochter Willow (Jessie Ross) gemeinsam auf einem ramponierten Raumschiff, dessen Besatzung vor einiger Zeit noch aus vielen verurteilten Schwerverbrechern bestand, die sich mit einer gefährlichen Mission von ihren Strafen freikauften. Mit Experimenten wurden sie von der wahnsinnigen Reproduktionswissenschaftlerin Dibs (Juliette Binoche) gequält, bei denen bis auf Monte und Willow alle ums Leben kamen. Monte ist ein stiller Mann, der sich eine harte Selbstdisziplin auferlegt hat. Doch wenn er mit seiner Tochter zusammen ist, wird aus ihm ein zärtlicher Versorger. Nun sind die beiden die letzten Überlebenden der Crew und nähern sich in völliger Isolation ihrem letzten unausweichlichen Ziel: einem schwarzen Loch und damit auch dem Ende von Zeit und Raum.