1945 tavaszán az amerikai és szovjet hadsereg egymást megelőzve igyekszik hozzájutni a náci Németország V2 rakétatechnológiájához és a zseniális német tudóshoz, Wernher von Braunhoz. Míg mindkét oldalt lelkesíti az űr meghódításának gondolata, a háttérben kegyetlen harc bontakozik ki a tudományos és katonai fölény megszerzéséért.
A szovjet oldalon Szergej Koroljov vezetésével kezd kibontakozni az új rakétaprogram, amely célul tűzi ki a többlépcsős rakéták fejlesztését, sőt, először a nukleáris fegyverek, majd a világűr elérését is. Eközben von Braun éveken át mellőzve dolgozik Amerikában, és csak a popkultúra, például Walt Disney közreműködésével tudja felkelteni a közvélemény érdeklődését az űrutazás iránt.
A Szovjetunió hamarabb hajtja végre a történelmi áttöréseket: elsőként ők indítanak műholdat (Sputnik), majd juttatnak embert az űrbe (Jurij Gagarin), sikerükkel világszerte pánikot keltenek. Az amerikai űrprogram évekig próbálkozik, míg végül von Braun csapata eljuttatja az első műholdat, majd komolyabb célokat tűznek ki: embert a Holdra.
A Holdraszállás előkészítése bonyolult vitákat szül szakmai körökben, ahol a végső stratégia kiválasztása – például Tom Kelly „holdi orbitális találkozás” ötlete – komoly technológiai kihívást jelent. Eközben a szovjetek is egyre nagyobb rakétákkal kísérleteznek, de vezetőjük, Koroljov halála megrendíti a programot.
A két szuperhatalom versengése végül az Apollo-program és az első holdraszállás fejezetében csúcsosodik ki, miközben mindkét oldalon zajlanak drámai pillanatok, veszteségek, innovációk és személyes konfliktusok. A hidegháborús űrverseny után az együttműködés időszaka következik, amely az International Space Station létrejöttében csúcsosodik ki, új távlatokat nyitva az emberiség számára.
