这是一个破碎的家庭，酗酒的教练父亲帕迪（尼克·诺特 Nick Nolte 饰）家暴妻子，次子汤米（汤姆·哈迪 Tom Hardy 饰）与不堪忍受的母亲远赴他乡；长子布兰登（乔尔·埃哲顿 Joel Edgerton 饰）为了爱情选择留下，并认为从此可以得到父亲的器重与栽培，然而最后父子还是分道扬镳。时隔多年后，汤米带着母亲痛苦死去的悲伤记忆，以及在伊战中的惨痛经历找到父亲，要求后者再度担任自己的教练，以参加MMA的重奖大赛；几乎与此同时，昔日的职业格斗选手、如今的中学物理教师布兰登为金钱所困扰，他不能忍受自己无法为妻女提供庇护，决定重返赛场。在MMA的赛场上，这对分离多年的兄弟将再度聚首，用血与汗的交融，化释彼此的心结……

　　距今50多年前，一艘来自赛博坦的飞船坠落月球，由此引发了美苏两国的太空竞赛。人类争相登上月球，只为一探飞船残骸中的秘密。时间回到21世纪初，经过几番征战，汽车人终于挫败霸天虎的入侵，继而与人类合作，共同保卫美丽的地球。然而发生在切尔诺贝利的事件却将尘封已久的月球计划重新摆到桌面。为了防止霸天虎找到能量柱为非作歹，擎天柱与战友飞赴月球，更从当年的飞船中救出了汽车人的先代领导者——御天敌。御天敌是能量柱的发明者，将上百根能量柱集合在一起便可制造太空桥，实现物质的瞬间传送。
　　忙着找工作以及和女友卡莉（罗茜·汉丁顿-惠特莉Rosie Huntington-Whiteley 饰）经营爱情的山姆（希亚·拉博夫 Shia LaBeouf 饰）无可避免地卷入其中，他渐渐发现霸天虎的操纵一切的阴谋，却不知更大的阴谋和危机隐藏在那月影背后……

　　在阿富汗执行任务的美国空军飞行员科特史蒂文斯上尉（杰克·吉伦哈尔 Jake Gyllenhaal 饰）突然惊醒，发现自己在一辆高速行驶的列车上，而他的身边坐着一个素不相识的女子克里斯蒂安（米歇尔·莫娜汉 Michelle Monaghan 饰）正在与自己讲话。科尔不知自己为什么会在这辆车上，而且他发现自己居然是以另一个人的身份存在，正当他迷惑不解的时候，列车上忽然发生爆炸……
　　科特又一次惊醒，发现自己身处一个密闭的太空仓里，有一位女军官古德温（维拉·法米加 Vera Farmiga 饰）正在通过视频和自己对话，并要求自己报告列车上发生的事情。一头雾水的科特还没搞明白是怎么回事时，他又一次被送上那辆列车。这次之后，科特终于明白自己在执行一件任务，负责调察芝加哥火车爆炸案找到恐怖份子并查出他的下一个目标。科特被一次又一次的送上那辆高速列车，每次只有八分钟的时间调察，调察过程中，科特发现自己已在一周前去世，原来他正在参与是一项“脑波原代码”的秘密任务，这项任务通过已经死亡的科特尚未完全死亡的脑细胞影像来还原事件，调查事情的真相。最终，科特顺利完成了任务，但是他却决定再一次返回列车，拯救列车上那些无辜的生命……

　　2002年的夏天，北海道大学撞击坑形貌学研究生水泽惠（竹内结子 饰）毕业在即，她听取了宇宙科学研究所对外协力室室长的场泰弘（西田敏行 饰）关于外太空卫星的演讲后分外兴奋，而她的见解与学识也引起了的场的注意。此后不久，水泽受到的场邀请前往研究所实习。此时以坂上健一（高岛政宏 饰）率领的日本航天团队正集中进行小型探测器MUSES-C的研发，他们计划将探测器发射到想当于往返地球和太阳之间距离以外的一颗小行星采集样本，这项看似简单的任务面前有着难以想象和逾越的困难。经过团队以及相关人员的通力合作，命名“隼鸟号”的发射器终于迎来发射的日子……
　　本片根据日本航天的真实事件改编，由20世纪福克斯、东映、松竹各自拍了3个版本的电影。本片为20世纪福克斯拍摄。