Действие фильма происходит в 2057 году. Уже долгие годы Солнце угасает, Земля скована льдом и последней надеждой на возрождение является миссия космического корабля «Икар-II», о полёте которого и повествует фильм. Задача команды корабля состоит в том, чтобы, подойдя к светилу, запустить в него гигантскую ядерную бомбу и благодаря взрыву вернуть его к жизни.

Подойдя к Меркурию, пилоты неожиданно получают сигнал бедствия с корабля «Икар-I», который был запущен семь лет назад с аналогичной миссией, однако уже давно считался погибшим. Команда находится в смятении, стоит ли идти на помощь, когда от успеха их миссии зависит судьба человечества. Однако на совете команда приходит к решению, что спасательная операция не помешает самой экспедиции: на «Икаре-I» имеется ещё одна бомба, кроме того, там могли сохраниться запасы кислорода, необходимые для возвращения на Землю после запуска бомбы. При изменении курса корабля навигатор совершает ошибку и происходит авария, в результате которой погибает командир корабля и возникший пожар уничтожает растительный сад — источник получения кислорода. У команды не остается выбора, кроме как идти на стыковку с «Икаром-I».

Корабли успешно стыкуются, на «Икаре-I» они обнаруживают бурно разросшийся за семь лет сад, однако не находят ни одного живого члена экипажа, только несколько тел, превратившихся в пепел. Судя по всему, команда корабля погибла не от внешних причин, а по своей воле, покончив жизнь самоубийством. К тому же исследовательскую группу настораживает странная запись, сделанная капитаном «Икара-I» Пинбейкером: в ней он призывает людей смириться со своей судьбой, не противиться промыслу Бога и не пытаться оживить Солнце.

Вдруг разрушается стыковочный узел «Икара-I». Исследовательская группа вынуждена произвести эвакуацию с «Икара-I», и Сёрл, командный психолог, жертвует собой и остаётся, чтобы вручную открыть шлюз. Два других члена экипажа обматываются теплоизоляцией со стенок стыковочного отсека корабля и охватывают с обеих сторон единственный скафандр с третьим членом экипажа, физиком Кейпой. Попытка попасть на «Икар-II» заканчивается трагически, в стыковочный узел попадет только двое, третий улетает в открытый космос и замерзает.

На новом совете команда приходит к единому мнению, что виновником в разрушении стыковочного модуля является Трей, навигатор; он же косвенно виноват в гибели капитана Кенейды, неправильно рассчитав траекторию изменения курса. На совете команда принимает решение убить Трея, так как запасов воздуха не хватает для продолжения миссии. Мэйс, который должен был исполнить приговор, находит Трея мертвым, с перерезанными венами. В это время Кейпа обнаруживает, что на корабле находятся не четыре, а пять живых людей, среди них один неизвестный. Кейпа устанавливает местонахождение неизвестного и направляется туда. В залитом светом Солнца зале наблюдений он находит Пинбейкера с обгоревшей кожей, который произносит: «Кто ты? Ангел?». Оставшийся в живых Пинбейкер говорит о предрешенности участи Земли и человечества. Неожиданно он наносит Кейпе удар скальпелем и пытается убить его. Кейпе удается бежать, но он оказывается заблокированным в шлюзовом помещении.

В то время пока Кейпа находится в заточении, Пинбейкер убивает Корасон, ботаника, и начинает охоту на Кэсси, пилота корабля. Кейпа находит возможность связаться с Мейсом и рассказать ему, что произошло. Мейс занят приведением компьютера корабля в порядок после вредительских действий пришельца с «Икара-I». Неожиданное включение света помогает Кэсси нанести серьезное ранение пришельцу. Кейпа выбирается в скафандре из шлюза и запускает модуль с бомбой к Солнцу, сам он остаётся на модуле вместе с Кэсси и оставшимся в живых Пинбейкером. Модуль стремительно приближается к Солнцу и проникает в него. Кейпа включает механизм уничтожения и модуль взрывается. Солнце вновь загорается.

Последняя сцена фильма показывает Землю и сестру Кейпы, которая просматривает его последнее сообщение с корабля. Она гуляет с детьми по тёмным и заснеженным окрестностям Сиднея. Вдруг солнечный свет становится сильнее и заливает земную поверхность. Это означает, что миссия «Икара-II» была успешно выполнена.

• Согласно современным представлениям о звёздной эволюции Солнце как звезда, относящаяся к типу звезд главной последовательности, не потухнет, а после сгорания всего запаса водорода сильно увеличится в размерах и превратится в красный гигант. При этом скорость израсходования ядерного топлива, по нынешним оценкам, позволит ему светить так же, как и сейчас ещё приблизительно на протяжении четырёх-пяти миллиардов лет.
• Вопреки расхожему представлению, отраженному в фильме, человек в открытом космосе без скафандра не замерзнет мгновенно, поскольку в отсутствие проводника тепло будет отводиться от организма очень медленно. Смерть наступит от гипоксии примерно через 90 секунд.
• Космические корабли носят имя персонажа древнегреческого мифа. По легенде, Икар и его отец Дедал сделали крылья из перьев и воска. На этих крыльях они покинули остров Крит, на котором они вынуждены были жить по воле правителя этого острова. Но по пути, Икар загорелся идеей подняться высоко в небо. Но солнце растопило воск, крылья рассыпались, и юноша, упав с огромной высоты в море, разбился. Данный миф является метафорой: существует предел, который человеку не под силу преодолеть.
• В оригинальном сценарии атомная бомба была того же размера, но состояла из сжатой темной материи, имея массу Луны. Однако научный консультант фильма указал на кое-какие проблемы с использованием бомбы с такой массой, поэтому в фильме она имеет массу острова Манхэттен.