近未来，科学家们发现太阳急速衰老膨胀，短时间内包括地球在内的整个太阳系都将被太阳所吞没。为了自救，人类提出一个名为“流浪地球”的大胆计划，即倾全球之力在地球表面建造上万座发动机和转向发动机，推动地球离开太阳系，用2500年的时间奔往另外一个栖息之地。中国航天员刘培强（吴京 饰）在儿子刘启四岁那年前往国际空间站，和国际同侪肩负起领航者的重任。转眼刘启（屈楚萧 饰）长大，他带着妹妹朵朵（赵今麦 饰）偷偷跑到地表，偷开外公韩子昂（吴孟达 饰）的运输车，结果不仅遭到逮捕，还遭遇了全球发动机停摆的事件。为了修好发动机，阻止地球坠入木星，全球开始展开饱和式营救，连刘启他们的车也被强征加入。在与时间赛跑的过程中，无数的人前仆后继，奋不顾身，只为延续百代子孙生存的希望……

在并不遥远的未来，太阳急速衰老与膨胀，再过几百年整个太阳系将被它吞噬毁灭。为了应对这场史无前例的危机，地球各国放下芥蒂，成立联合政府，试图寻找人类存续的出路。通过摸索与考量，最终推着地球逃出太阳系的“移山计划”获得压倒性胜利。人们着手建造上万台巨大的行星发动机，带着地球踏上漫漫征程。满腔赤诚的刘培强（吴京 饰）和韩朵朵（王智 饰）历经层层考验成为航天员大队的一员，并由此相知相恋。但是漫漫征途的前方，仿佛有一股神秘的力量不断破坏者人类的自救计划。看似渺小的刘培强、量子科学家图恒宇（刘德华 饰）、联合政府中国代表周喆直（李雪健 饰）以及无数平凡的地球人，构成了这项伟大计划的重要一环……