21世纪中叶,地球环境遭到巨大的破坏,人类文明和信仰不可遏止地崩塌。在一片乱象的关头,名为ROC的科技公司凭借他们研发的“朝圣者 7000”智能机器人迅速崛起。朝圣者深入民间每一个角落,帮助人们从生到死处理身边的一切事务。在两条根本原则的约束下,机器人们任劳任怨,不辞辛苦,与此同时也遭遇种种残酷无情的对待。贾克·波根(安东尼奥·班德拉斯 Antonio Banderas 饰)是ROC旗下的一名保险理赔员,在工作中他意外发现,许多朝圣者不仅被人私自篡改,连根本原则都遭到破坏。机器人们或伤害他人,或者自残,
故事发生在1862年的伦敦,詹姆斯(埃迪·雷德梅恩 Eddie Redmayne 饰)是一位非常有理想抱负的年轻科学家,致力于研究天气预报技术,然而,经济上的窘迫让他无法使用自己的热气球将研究成果带上天空,于是,他找到了名为艾米莉亚(菲丽希缇·琼斯 Felicity Jones 饰)的女子。
艾米莉亚是一个经验非常丰富的热气球飞行员,如今却沉溺在一段痛苦的往事之中无法自拔。她答应了詹姆斯的请求,两人共同驾驶着热气球开始了他们的冒险,并且凭借着智慧和勇气抵达了人类从未涉足过的高度。然而,当他们飞的越高