El Imperio Galáctico ha terminado de construir el arma más poderosa de todas, la Estrella de la muerte, pero un grupo de rebeldes decide realizar una misión de muy alto riesgo: robar los planos de dicha estación antes de que entre en operaciones, mientras se enfrentan también al poderoso Lord Sith conocido como Darth Vader, discípulo del despiadado Emperador Palpatine.

Holt Farrier (Colin Farrell) cuenta con la ayuda de sus hijos Milly (Nico Parker) y Joe (Finley Hobbins) para cuidar a un elefante recién nacido cuyas orejas gigantes le hacer ser el hazmerreír en un Circo que no pasa por su mejor momento. La familia circense de Holt incluye además a la señorita Atlantis (Sharon Rooney), Rongo (DeObia Oparei), Pramesh Singh (Roshan Seth) y su sobrino (Ragevan Vasan), La grandiosa Catherine (Zenaida Alcalde) y el magnífico Iván (Miguel Muñoz). Max Medici (Danny DeVito) dueño del circo, se decepciona al saber sobre las enormes orejas del pequeño paquidermo hasta que descubre que es capaz de volar, llevando al circo de regreso a la prosperidad.

Año 1862. La piloto Amelia Wren (Felicity Jones) y el científico James Glaisher (Eddie Redmayne) deciden embarcarse en un viaje para descubrir los secretos del cielo, volando en un globo aeroestático más alto de lo que nadie lo había hecho antes. Pero al llegar a las capas más altas de la atmósfera, ambos comienzan a tener problemas con el oxigeno y la altitud, viéndose forzados a luchar por su propia superviviencia.