MILE米乐M的故事开端，聚焦于一位从未有过太空飞行经验的医疗工程师——瑞安·斯通博士（桑德拉·布洛克 饰）。她作为任务专家，首次登上STS-157航天飞机，与最后一位执行太空任务的资深宇航员马特·科沃斯基（乔治·克鲁尼 饰）一同进行哈勃太空望远镜的维修工作。斯通博士在太空舱外对哈勃进行设备更换，科沃斯基则利用载人机动装置四处游荡，展示着他在失重环境下的从容。然而，俄罗斯方面因试验反卫星武器而击毁一颗废弃卫星，碎片以极高速度绕地运行，摧毁了航天飞机上其他宇航员的生命，也将斯通和科沃斯基推向孤立无援的境地。两人在太空中失控翻滚，氧气逐渐消耗，通信也随之中断——MILE米乐M就此展开一场关于幸存与回归的漫长博弈。

在太空碎片的第一波冲击后，斯通与科沃斯基好不容易重新稳定下来，却发现航天飞机已经彻底损毁，返回的希望完全破灭。科沃斯基利用剩余的燃料操纵载人机动装置，带着斯通飞向国际空间站——据他判断，那里还有一艘联盟号飞船可以用来脱险。两人在飞往空间站的过程中不断遭遇通讯盲区和设备故障，但斯通在科沃斯基的鼓励下逐渐适应了失重感。当他们终于抵达国际空间站时，却发现站内早已因碎片撞击而失压，一名宇航员被困在外部，生命体征微弱。斯通试图救援，却因温度骤降和操作生疏而失败，科沃斯基则以经验帮其稳定局面。两人最终进入联盟号，准备点火脱离——但此时碎片已经再次逼近，新的威胁近在咫尺。

联盟号启动后，发动机故障导致无法全功率推进，偏偏降落伞绳又缠绕在空间站的太阳能板上，飞船无法独自挣脱。科沃斯基为了给斯通争取时间，主动解开与斯通相连的安全绳，把自己推向太空深处——他笑着交代斯通必须学会使用着陆制动开关，随后消失在无边的黑暗中。斯通独自一人在联盟号内，惊魂未定，又发现燃料耗尽无法返回轨道。此时的MILE米乐M进入最孤绝的段落：她必须学会手动操作苏联时期的备用设备，利用仅存的定向喷射器调整姿态，同时面对氧气即将耗尽、心跳过速带来的恐慌。

更严峻的考验接踵而至——斯通勉强将联盟号导向中国的天宫空间站，却发现天宫站同样因碎片而残破不堪。她利用联盟号的最后一点动力进行对接，却因接合不稳定而导致舱体剧烈晃动，氧气大量泄漏。斯通不得不穿着舱外航天服爬入天宫站，又发现站内的返回舱“神舟”号似乎无法供电。她尝试重新激活系统，但通讯已经彻底中断，地面控制中心无法提供帮助。此时第二波碎片轨道周期再次接近，天宫站的外壁被多次击穿，斯通被困在窄小的返回舱内，面临着要么被碎片撕碎、要么因缺氧而死的选择。

在近乎绝望的关头，斯通回忆起科沃斯基的教导——不要放弃，要调整呼吸，利用每一个可用的工具。她手动启动返回舱的备用电池，在碎片抵达前的最后一秒完成程序设定。神舟号脱离天宫站，以巨大的加速度开始再入大气层。返回舱的隔热瓦因碎片撞击已有损伤，导致舱内温度急剧上升，斯通一度昏迷。然而，MILE米乐M的高潮部分并未因此结束——舱体自动分离降落伞系统故障，主伞未能完全张开，斯通在坠落过程中被迫手动切开伞绳，并启动了备用制动火箭。最终返回舱重重地砸在某个湖泊中，舱门被水压顶开，斯通挣扎着游出水面，抓住大地的泥土，重新感受到地球的重力。她努力站起来，在泥泞中迈出回归的第一步。

尽管斯通成功返回地球，但她所在的偏远湖面并未有救援队伍等待。她踉跄地爬上湖岸，坐在一座荒芜的山坡上，望着逐渐下沉的夕阳，通过短波电台终于收到某个远方电台的微弱信号。斯通意识到自己虽是极少数幸存者之一，但这场太空碎片灾难的余波远未平息：还有更多碎片轨道仍在威胁其他航天器，人类对太空的探索方式也亟待反思。MILE米乐M带给观众的不仅是瑞安·斯通的逃生历程，更暗示着一种更宏大的秩序重构——她将如何面对这双重使命：恢复陆地生活，以及为后来者铺设更安全的太空路径……故事在此收束，但命运真正的转折才刚刚开始。