Земля истощена: пыльные бури, неурожаи, исчезает кислород. Бывший лётчик НАСА Купер живёт с сыном Томом и дочерью Мёрфи на ферме. При загадочных гравитационных аномалиях в её комнате он обнаруживает координаты тайной базы НАСА. Там профессор Бренд объясняет, что человечество должно покинуть Солнечную систему через червоточину рядом с Сатурном, чтобы найти новую обитаемую планету. Купер соглашается, оставив детей под опекой тестя Дональда.
Через червоточину команда — Купер, учёный Бренд, лётчик Дойл и роботы ТАРС и Кейс — летит к планете Миллер у чёрной дыры Гаргантюа. Из‑за сильного гравитационного замедления час на планете равен семи годам на Земле. После посадки они обнаруживают лишь безжизненный мир с водой и углеводородами, а Дойл погибает в огромной волне. Возвращаясь на орбитальный корабль Эндюранс, они теряют годы.
Следующая цель — планета Манна. Там они находят спящего учёного Манна, который ложно заявляет о пригодности своей планеты и пытается убить Купера, чтобы захватить корабль. После борьбы Манн погибает, а корабль получает серьёзные повреждения.
Оставшееся топливо позволяет выбрать только одну из двух оставшихся планет: Эдмундса или вернуться к Манну. Бренд, руководствуясь данными и чувствами к учёному Эдмундсу, настаивает на Эдмундсе. Купер решает расстаться с Бренд и использовать манёвры вокруг Гаргантюа, чтобы броситься в чёрную дыру, надеясь передать данные о гравитации своей дочери через квантовые часы, оставленные Мёрфи.
Внутри тессеракта, построенного пятимерными существами, Купер воспринимает время как физическое измерение. Он manipulates гравитацией, чтобы оставить в прошлом Мёрфи сообщение в виде бинарного кода, который она расшифровывает, решив уравнение гравитации. Это позволяет людям построить орбитальные станции и покинуть Землю.
Купер выходит из тессеракта на орбитальной станции вокруг Сатурна, где встречает постаревшую Мёрфи. Она благодарит его за то, что он выполнил обещание вернуться, и они прощаются. Купер затем отправляется к планете Эдмундса, где уже находится Амелия Бренд, начавшая colonisation. Вместе они начинают новую жизнь человечества.