Matt Cruse, futur pilote, est invité à bord du Starclimber en compagnie de la femme qu'il aime, Kate de Vries, experte en faune et flore de haute altitude. Le Starclimber est un vaisseau qui gravit littéralement l'atmosphère jusqu'au cosmos. Matt compte secrètement demander Kate en mariage, mais avant même qu'ils aient embarqué, elle lui annonce ses fiançailles avec un autre. Malgré cette terrible nouvelle et la peine de Matt, ils entament leur voyage dans l'espace. Soudain, le vaisseau est assailli de créatures étranges et dérangeantes, et l'équipe doit faire face à un grave problème mécanique. Pour Matt, Kate, et tous les membres du Starclimber, cette fantastique course aux étoiles s'est transformée en lutte pour leur survie.