1957年蘇聯成功發射人造衛星的消息傳到美國西弗吉尼亞州的煤礦小鎮科爾伍德，高中生意志消沉的霍默·希坎姆（杰克·吉倫哈爾飾）正面臨人生困境：體育選拔落敗，礦工父親約翰（克里斯·庫珀飾）更偏愛身為橄欖球明星的哥哥。目睹夜空劃過的火箭尾跡，他萌生了自制火箭的想法。在物理教師魯茲女士（勞拉·鄧恩飾）和朋友們的協助下，少年們將廢棄鐵軌改造成發射架。父親以礦井繼承人的身份反對兒子的航天夢，警方更因火箭誤導致山林火災而勒令終止試驗。面對礦區輿論壓力和多次爆炸事故，這群少年改良燃料配方后秘密復刻"太空先鋒計劃"。經過冬季的反復試射，他們最終在畢業典禮前成功將刻著隊友姓名的火箭送入平流層。該成果不僅為霍默贏得全國科學展覽獎項和大學獎學金，也促使父親在礦井升降機前首次認可兒子的堅持。