物語の舞台は 1862 年のロンドンです。ジェームズ (エディ レッドメイン) は非常に理想的で野心的な若い科学者で、天気予報技術の研究に熱心に取り組んでいます。しかし、経済的困難により、彼はその研究を実現することができませんでした。結果は空に戻ったので、彼はエミリア（フェリシティ・ジョーンズ）という名前の女性を見つけました。エミリアは経験豊富な熱気球パイロットですが、今では辛い過去に囚われており、そこから抜け出すことができません。彼女はジェームズの願いを聞き入れ、二人は熱気球で冒険を始め、知恵と勇気で人類が足を踏み入れたことのない高みに到達した。しかし、高く飛べば飛ぶほど、直面する危険は大きくなります。