Натаниэль Шеппард ещё мальчиком мечтал полететь на Марс, и теперь, спустя десятилетия, его компания "Genesis Space Technologies" готовится к величайшему подвигу человечества. Шестеро астронавтов под командованием Сары Эллиот покидают родную планету и отправляются на Марс в качестве первых поселенцев. Когда челнок с экипажем вышел на околоземную орбиту и успешно пристыковался к марсианскому буксиру, радости Натаниэля не было предела. Но спустя два месяца полета вся миссия оказались под угрозой. Сара неожиданно обнаружила, что беременна. Узнав об этом, Натаниэль запретил сворачивать миссию и решил скрыть от мира интересное положение Сары.
По прибытии на красную планету в экспериментальной колонии, Сара рожает здорового мальчика и вскоре умирает от осложнений. Коллеги Натаниэля предлагают ему раскрыть миру правду, однако мужчина боится, что из-за этого они могут лишиться финансирования. Кроме того, корпорация Genesis получит серьезный удар по репутации, ведь их ведущий астронавт не только забеременела, но и умерла при родах, приговорив малыша к сиротскому существованию в космосе.
Натаниэль порывается лететь на Марс со следующей миссией. Однако коллеги отговаривают его, напоминая о его серьезной болезни, из-за которой он просто погибнет. Натаниэлю не остаётся ничего другого, как засекретить всю информацию по марсианской миссии.
С тех пор прошло уже 16 лет. Сын Сары Гарнер - Элиот живёт в колонии вместе с другими астронавтами. Воспитанием необычайного и смышленого подростка занимается женщина по имени Кентра и надоедливый робот Кентавр, которого Гарднер то и дело прогоняет из своей комнаты. Парнишка сильно тоскует по матери, поэтому однажды ворует её личные вещи из хранилища. На старенькой флешке он находит видео со своими родителями и со слезами на глазах распечатывает их фотографию. Общение с земной девушкой Талсой по интернету помогает парню не унывать. Однако, Гарднер не признается ей, что находится на другой планете. Парень намеренно врёт ей о том, что не может выходить из дома из-за неизлечимой болезни костей.
Однажды, поддавшись негативным эмоциям, Гарднер сбегает со станции и в одиночку отправляется к могильной плите Сары Эллиот. В раздражении, подросток разгоняется на своем марсоходе и переворачивается, поставив свою жизнь под удар. К счастью, его вовремя спасает Кендра, и он возвращает на базу. Женщина отчитывает Гарднера за необдуманный поступок, а затем объясняет расстроенному парню, что могила Сары на Марсе только символическая, так как её прах развеяли над тихим океаном.
Вскоре на земле Натаниэля Шеппарта посещает коллега из NASA по имени Том. Вместе они выходят на связь с Кендрой, и женщина говорит им, что Гарднер очень хочет полететь на землю. Натаниэль мгновенно выходит из себя. Мол это рискованно, да и общественность отреагирует негативно, но, несмотря на все его протесты, Том заявляет, что агентство уже все решило. Натаниэль уже несколько лет как отошел от дела, поэтому хочет он того или нет, они вернут мальчика на землю. Кендра незамедлительно сообщает Гарднеру хорошие новости, и воодушевленный парень спешит отправить сообщение Талсе. Он говорит ей, что врачи наконец-то нашли лечение его болезни, и через несколько месяцев он сможет к ней приехать. Девушка просит парня поторопиться, ведь как только ей исполнится 18, опека отстанет от неё, и она тут же свалит от отчима.
Так как организм Гарднера не приспособлен к земной гравитации, ему потребуется операция по увеличению плотности костей и физиотерапия, но всё это лишь временные трудности на пути к исполнению мечты. Свободное время Гарднер тратит на подготовку к полёту и просмотр старых фильмов, чтобы научиться правильно ухаживать за девушкой. Как только все было готово, Гарднер покинул Марс. На пути к земле парень рассказывает Кендри о своём желании найти и увидеть отца. Однако женщиненичего о нем неизвестно. Тем временем Натаниэль просматривал записи с камер видеонаблюдения колонии. В помещениях было пусто, поэтому раздраженный мужчина залез в список членов экипажа. Увидев среди них фамилию Гарднера, Натаниэль сразу же помчал в космическое агентство и стал умолять Тома о встрече с подростком.
Подлетая к земле, Гарднер с восхищением наблюдал за планетой и различными атмосферными явлениями на ней. А после успешной посадки на берегу моря его восхищение и вовсе сменилось эйфорией, ведь такого количества воды Гарднер никогда прежде не видел. Парня тут же отправили на диагностику и поместили на карантин. Вскоре гарднера навещает Натаниэль, и ближе знакомятся с парнем. Гарднер признается, что хочет выйти на улицу, ведь пока что место его обитания мало чем отличается от Марса, его все также держат взаперти. Вскоре после проведенных различных анализов Кендра сообщает Гарднеру, что тот не сможет жить на Земле, поэтому его собираются вернуть на Марс. Парень не согласен с таким решением, поэтому устраивает побег. Ему удается обмануть службу безопасности, украв одежду с одного из сотрудников, и проникнуть в погрузочный отдел. Там Гарднер прячется в грузовике и успешно покидает территорию агентства. Взволнованный Натаниэль бросается на поиски подростка, но Кендра обвиняет его в неискренности и беспокойстве о том, чтобы никто не узнал его тайну.
Тем временем Гарднер покинул грузовик и стал бродить по ночному городу. Парень искренне радовался дождю и каждому, с кем приходилось общаться. Он задавал один и тот же вопрос: "Что вам больше всего нравится на земле?". Один бездомный в обмен на крутые солнцезащитные очки подсказал Гарднеру, как добраться до Колорадо, и юноша поспешил на автобус. На следующий день Гарднер добирается до школы, в которой учатся Талса, но вместо теплой встречи девушка наградила парня крепкой пощечиной. Оказалось, он не выходил с ней на связь целых 7 месяцев. Поэтому Талса думала, что Гарднер просто забил на нее. Девушка велела парню ждать ее в коридоре до конца урока, но Гарднер поступил иначе и зашел в класс. Его поведение выглядело странным и быстро всех развеселило. Поэтому Талса снова спросила Гарднера, откуда он, но услышав о Марсе, подумала, что тот просто шутит. Тогда Гарднер показывает фотографию своих родителей и просит девушку помочь ему найти отца.
Позже, Талса привозит Гарднера в дом отчима и оставляет его ждать на улице. Пока девушка собирала деньги, парня находят Кендра Натаниэль и пытаются уговорить его вернуться. Однако Гарднер категорически против. Он заявляет, что намерен найти отца и они ему не помешают. Парень пытается убежать, но у него это плохо получается, ведь его организм не привык к земной гравитации. На помощь приходит Талса, угнавшая у отчима сельскохозяйственный самолет. Через какое-то время в самолете заканчивается топливо, поэтому Талсе приходится экстренно посадить его на шоссе. Ребятам едва удалось выпрыгнуть из самолета, прежде чем он врезается в амбар и взрывается. Вскоре Кендра и Натаниэль прибывают на место взрыва, и работающие там сотрудники агентства сообщают, что подростки скорее всего живы, так как их тел не нашли. Натаниэль злится и начинает обвинять в случившемся Кендру.
Тем временем Талса притворяется клиентом в автомастерской, и пока работник оформлял документы, угоняет чью-то машину. По дороге девушка спрашивает Гарднера о том, кто такие Натаниэль и Кендра и почему они преследуют его. На что Гарднер отвечает, что они тоже связаны с марсианской миссией. Услышав ответ, Талса приходит в ярость и высаживает парня из машины. Она уверена, что он ей врет, но Гарднер заявляет, что не всегда бывает неправдой то, что кажется безумным. Смирившись с его страностью, девушка возвращается в машину. Талса замечает, как посетительница отлучается в туалет, оставив свой планшет на столике, и пользуется им, чтобы узнать информацию о родителях Гарднера. Помимо фотографии, парень прихватил с собой кольцо матери, на котором была сделана надпись. Вбив ее в поисковик, ребята находят информацию о племени индейцев в Аризоне и шамане Нека, которые, скорее всего, и поженил родителей Гарнера.
Параллельно с этим, Натаниэль вместе с полицией находит брошенную ребятами машину. Однако ее уже приметила парочка наркоманов. Со словами: "Где он?", Натаниэль набросился на них и напугал бедную девушку. Кендра была удивлена таким всплеском эмоций и потребовала от генерального директора Генезиса объяснений. Мужчина признается, что пока Гарднер был лицом на экране, он как-то держался, но теперь ему стало труднее хранить тайну и решать судьбу подростка.
Внезапно Кедре звонят из агентства и сообщают плохие новости - получены результаты анализов. И у Гарднера повышен тропонин. Натаниэль объясняет, что сердце парня не выдерживает атмосферу и гравитацию Земли, поэтому его нужно срочно найти, так как у него остается мало времени.
Между тем, ребята угнали новую машину и поехали на шопинг в супермаркет, купив новую одежду и спальники, Талса и Гарднер продолжает путь. Неожиданно парень говорит Талсе, что она красивая. Девушка смущена таким откровенным подкатом, и в ответ признается Гарднеру, что ей нравится проводить с ним время. На закате ребята добираются до Аризоны и проводят вместе ночь в пустыне. На следующий день встречается с шаманом Нека. Выяснилось, что он действительно поженил родителей Гарднера 16 лет назад, и к счастью, у него сохранился чек с домашним адресом Сары Эллиот.
Пока Талса искала указанный адрес в интернете, у Гарднера неожиданно началось носовое кровотечение. Однако парень не захотел об этом говорить девушке. А Талса ничего не подозревая, решила по пути в Калифорнию заскочить в Лас-Вегас, но во время прогулки по яркому ночному городу, Гарднеру резко становится плохо. Скорая доставляет парня в больницу, где ему делают МРТ. От увиденного врачи были в шоке. Кости юноши покрывали углеродные нанотрубки, а его сердце было сильно увеличено. Дело плохо. Талса тоже увидела снимки Гарднера и поняла, что парень ей не врал. Вся в слезал девушка обещает лежащему без сознания парню, что найдет его отца. Но парень неожиданно приходит в себя и уговаривает Талсу помочь ему сбежать.
Ребята снова угоняют машину и на следующий добираются до дома Сары в Калифорнии. Всю дорогу Гарднер провел на заднем сидении, так как плохо себя чувствовал. Наконец-то миг долгожданной встречи настал. Гарднер и Талса робко заговаривают с мужчиной в доме и объясняют ситуацию. Но почему-то хозяин дома настроен скептически и грозится вызвать полицию. Оказалось он не отец Гарднера, а Сара Эллиот его сестра. Пока Талса общалась с ним, Гарднер незаметно покинул дом и отправился на берег. Его время вышло.
Пусть он не мог выбрать, где родиться, но он может выбрать, где умереть. Прах его матери развеяли над океаном, поэтому Гарднер без колебаний зашел в воду. Напоследок парень спрашивает Талсу: "Что ей больше всего нравится на земле?", на что девушка отвечает: "Ты". Поцеловал любимую, Гарднер падает в воду, но вскоре Натаниэль вытаскивает его на берег. Прошлым вечером им с Кендри удалось выяснить, куда направляются ребята, и они догнали их как раз вовремя, чтобы спасти Гарднера. Парень спрашивает, какой была его мама, а по ответам мужчины понимает, что он его настоящий отец. Теперь и Кендре становится понятно сильные переживания босса за этого мальчика.
Однако Гарднеру совсем плохо, и чтобы скорее доставить его в космическое агентство, было решено использовать челнок. Во время полета Кендра сообщает Натаниэлю, что гравитация продолжает убивать его сына, поэтому мужчина берет управление челноком на себя, чтобы вывести любовь в стратосферу. Из-за болезни есть вероятность, что Натаниэль погибнет, но мужчина готов пойти на этот риск ради спасения любимого сына. Почувствовав невесомость, Гарднер приходит в себя. Тался радуется этому и настаивает на том, чтобы Гарднер вернулся на родную планету. После чего ребята признаются друг другу в любви.
Вскоре Гарднер отправляется на Марс вместе со своим отцом Натаниэлем. Кендра, вырастившая его как родного сына, приходит на стартовую площадку, чтобы проводить его и попрощаться. Также поступает и Талса. Спустя несколько месяцев девушка как и прежде общается с парнем с помощью сообщений. Но однажды её посещает Кендра, возглавляющая теперь специальную программу подготовки в НАСА, и предлагает Талсе жить с ней в ее большом доме. В конце концов Кендра тренирует и подготавливает Талсу для полёта на Марс.
Фильм заканчивается словами Гарднера, прогуливающегося по поверхности Марса вместе с отцом: "Люди Земли хотят того же, что и люди с Земли. Я не знаю, где лучше, но здорово вернуться домой".
«Космос между нами» (англ. The Space Between Us). 2017
Режиссер: Питер Челсом