1862 arbeitet die waghalsige Ballonpilotin Amelia Wren (Felicity Jones) mit dem bahnbrechenden Meteorologen James Glaisher (Eddie Redmayne) zusammen, um das menschliche Wissen über das Wetter zu erweitern und höher zu fliegen als jeder andere in der Geschichte. Während sie Rekorde brechen und wissenschaftliche Entdeckungen machen, stehen sie vor körperlichen und emotionalen Herausforderungen in der dünnen Luft, denn der Aufstieg wird zum Überlebenskampf.