電波を飛ばしパソコンでドローンを制御したクーパーは、マーフィーに操作させる。
ドローンをマーフィーに着陸させたクーパーは、インドもアメリカも空軍がなくなって10年経つと言いながら、それを解体して再利用するために、トラックに積んで学校に向かう。
マーフィーが問題を起こしたことなどで校長（デヴィッド・オイェロウォ）に呼ばれていたクーパーは、トムのテスト結果を知らされる。
クーパーは、大学に行かせたい気持ちは分かるが、今の成績では無理だと校長から言われる。
優秀なパイロットでエンジニアでもあるクーパーだったが、今の状況では技術者は必要とされず、農夫を選ぶことを校長から勧められる。
マーフィーの担任ハンリー（コレット・ウォルフ）は、成績は優秀ではあるものの問題を起こしたマーフィーが、改定前の”アポロ計画”の本を皆に見せたことを知らされる。
現在では、”アポロ計画”はソ連を倒すための捏造であったと言われていることを、ハンリーはクーパーに話す。
科学の発展に貢献した人類の偉業である月面着陸を、デマと思い込むことに愕然とするクーパーは、マーフィーの喧嘩の原因であるその件について、家族で話し合うべきだとハンリーから言われる。
クーパーは、明日、マーフィーを連れて野球を見に行くと、ハンリーには理解できない話をする。
車にいたマーフィーの元に戻り、停学になったと伝えたクーパーは、コンバインの様子がおかしいというドナルドからの無線連絡を受ける。
コンバインが畑を離れて集まって来たと言われたクーパーは、マーフィーの部屋の本棚から同じ本が落ちていることに気づき、磁気か何かのせいだと考える。
また同じ本が落ちていると言うマーフィーは、その隙間を数え、幽霊からのメッセージでありモールス信号とも思えるとクーパーに伝える。
そうとは思えないクーパーは、コンバインをリセットして畑に向かわせる。
翌日、野球を見に行ったクーパー一家は、砂嵐が襲ってきたため避難して家に向かう。
マーフィーは自分の部屋に向い、クーパーはその場の窓を閉めて、再び本が棚から落ちていることに気づく。
クーパーは、砂だらけの床に模様のようなものがあることを確認する。
それを幽霊だと言うマーフィーだったが、嵐が収まるまでその場にいたクーパーは、”重力”のせいだと彼女に伝える。
模様はバイナリー・コードで座標を意味していることに気づいたクーパーは、その場所に向かおうとする。
留守番するよう指示したマーフィーが車に隠れて付いて来てしまっため、クーパーは仕方なく彼女を連れて座標の場所に向い、ある施設に着き侵入しようとする。
見つかって内部に連れて行かれたクーパーは、A.I./人工知能ロボットの”TARS “（ビル・アーウィン/声）に質問される。
現れたアメリア・ブランド博士（アン・ハサウェイ）にマーフィーに会せてほしいと伝えたパーカーは、会議室に連れて行かれる。
そこで、NASA時代のかつての同僚でアメリアの父親ジョン・ブランド教授（マイケル・ケイン）に再会したクーパーは、この場をどうやって見つけたのかを訊かれる。
極秘施設だとウィリアムズ（ウィリアム・ディヴェイン）から言われ、嘘は通用しないと悟ったクーパーは、家で起きた異変で分かったと答える。
クーパーは正確に答えるようにと言われ、マーフィーが”重力”だと答え、ドイル博士（ウェス・ベントリー）が興味を持つ。
ここを出られる保証がなければ何も話さないと言うクーパーは、この施設が復活した”NASA”であることを知らされる。
疫病で植物は次々と絶滅し、酸素を供給できなる日が来るのは確実で、マーフィーの時代が人類最後の時代になるとブランドはクーパーに話す。
地球を救う方法を考えるのではなく脱出すると言うブランドは、宇宙シャトル”レインジャー”を見せて、宇宙探査船”エンデュランス”にドッキングすることをクーパーに伝える。
宇宙探査の”ラザロ計画”を語るブランドは、太陽系には人間が生存できる星はないと言うクーパーに、これ以上は宇宙船の操縦を承諾してからだと伝え、”彼ら”に選ばれたのだと言って説得する。
自分には子供がいると言うクーパーに、ブランドは、だからこそ救うのだと伝える。
約50年前に最初の重力異常を感知し、クーパーも飛行中にそれを経験したことを確認したニコライ・ロミリー博士（デヴィッド・ジャーシー）は、土星近くの時空の歪み”ワームホール”が、48年前に発見されたことを話す。
そこが別の銀河に通じていると知らされたクーパーは、それを作ったのが”彼ら”で、自分達を救おうとしているとアメリアから言われる。
生存可能な惑星を探索する、10年前に始められた計画は既に12回試され、ヒュー・マン（マット・デイモン）ら優秀な宇宙飛行士が飛び立った。
着陸船の設備で2年は生存可能で、冬眠カプセルを使えば探査期間を10年以上も延長でき、星が生存可能な場合は信号を送り、カプセルに入り救助を待つという計画だった。
相手の星のデータは、年一回バイナリー・コードで移住の可能性のみを送って来ると言うドイルは、ある惑星からそれが届いたことをクーパーに伝える。
宇宙ステーションでの移住がプランAで、人類の存続を可能にする人口をどのようにして宇宙に輸送するかは、5000以上の受精卵を使い代理出産で人口を急増させるプランBだとアメリアは説明する。
現在の人類が自分の子供達を含めて必要なくなると考えるクーパーに、それ故にプランAを成功させたいとブランドは伝える。
帰還するまでに必ず重力の謎は解くと約束したブランドは、クーパーを説得する。
家に戻ったクーパーは、旅立つことが納得できないマーフィーから責められる。
守れない約束はするなとドナルドから言われたクーパーは、マーフィーに必ず帰ってくると伝えて、時間を合わせた腕時計を渡す。
高速で航行しブラックホールもある宇宙では時間の経過は遅いと話したクーパーは、帰ってきたら比べてみようとマーフィーに伝える。
クーパーは、時間の経過が遅いため、帰った時は同じ年かも知れないと言ってマーフィーを笑わせようとする。
しかしマーフィーは、いつ帰るか分からないと言って、時計を床に投げつけて納得しない。
こんな形で別れたくないと言うクーパーは、マーフィーに愛していることを伝える。
必ず戻るとマーフィーに伝えたクーパーは、棚から本が落ちたことに気づきながらその場を去る。
翌朝、トムに後を任せたクーパーは、ドナルドに子供達のことを頼み、トラックで走り去る。
マーフィーは家から出てクーパーを追うが、ドナルドに引き留められる。
クーパー、アメリア、ロミリー、ドイル、そしてTARSとCASE （ジョシュ・スチュワート/声）が搭乗したレインジャーは発射されて、エンデュランスに向かう。
エンデュランスとのドッキングを成功させたクーパーは、アメリアらを船内に移動させてシステムを起動し、船体を回転させて重力を発生させる。
ブランドと交信したクーパーらは、2年かかる土星に向けて旅立つ。
クーパーは、家族にメッセージを送り、アメリアらと共に冬眠カプセルに入る。
トラックを届けたブランドは、クーパーからのメッセージをマーフィーに渡そうとするが、彼女はそれを受け取ろうとしない。
マーフィーに才能を感じるブランドは、それを伸ばしてあげたいとドナルドに伝えながら、クーパーらは火星に向っていることを知らせる。
土星に到着して目覚めたクーパーは、家族からのメッセージを受け取るが、頑固なマーフィーとは話せなかった。
ワームホールに近づき船体の回転を止めたクーパーは、ワームホールが球体だとロミリーから知らされて、それに突入する。
制御不能となり、観察するしかなかったクーパーらは、通過することに成功する。
マンの星には数か月かかり、ミラーの星には水も有機物もある可能性が高いため、ドイルはそこに向かうべきだと主張する。
ミラーの星は巨大ブラックホール”ガルガンチュア”に接近していて、1時間が地球の7年に相当すると言うロミリーの話を聞き、その場に向かうことを躊躇するクーパーは、時間を節約して到達する方法を考える。
クーパー、アメリア、ドイル、そしてCASEは、レインジャーを切り離してミラーの星に向かう。
底の浅い海に着水したクーパーは、船外に出てミラーを捜索するようアメリアとドイルに指示する。
船体の残骸と信号を発するビーコンを見つけたアメリアは、巨大な波が迫る中、データを収集しようとする。
ドイルからがアメリアを救うよう指示されたCASEは、彼女を助けてレインジャーに戻ろうとする。
CASEはアメリアを連れて戻るが、ドイルは波にさらわれてしまい、ハッチを閉めて持ち堪えたクーパーは、直ぐに戻らなかったアメリアを非難する。
時間との戦いだと言うクーパーに、帰りたいだけだろうと反論したアメリアは、データは命より大事だと伝える。
ドイルが犠牲になったことを嘆くクーパーは、数十年を無駄にしたことも考えながら、ミラーは大波の直撃で死亡しただろうとアメリアから言われる。
過去に戻る方法がないかを問われたアメリアは無理だと答え、次元を超えられるのは重力だけだとクーパーに伝える。
重力を介して自分達を導いたものは未来にいると考えたクーパーだったが、アメリアは不可能だと考える。
相対性理論を10歳の娘には説明できず、人類が滅びるとも親としては言えないと話すクーパーは、再び大波が迫っていることをCASEから知らされる。
エンジンを全開させて飛び立ったクーパーとアメリアはエンデュランスに戻り、老けてしまったロミリーから、23年4か月と8日経ったと言われる。
ドイルが犠牲になりミラーも死んだことを知ったロミリーは、眠らずに待っていたことを、責任を感じて後悔するアメリアに伝える。
アメリアは、受信しかできないメッセージで父が元気であることを知る。
23年分のメッセージを最初から再生したクーパーは、高校を卒業し、結婚して子供も生まれたトム（ケイシー・アフレック）の成長を見ながら涙する。
その後、孫と父ドナルドが亡くなり、闇のどこかにいる自分のことは諦めるとトムに言われたクーパーは驚く。
モニターに近づいたクーパーは、映像に現れた成長したマーフィー（ジェシカ・チャステイン）から、酷い人だと言われながらも、今日が誕生日で、旅立った時の自分の年齢と同じになったと言われ、動揺して涙する。
通信を切ったマーフィーは涙をこらえ、共に研究をする老いて車いす生活のブランドに、クーパーへのメッセージは初めて送ったことを伝える。
ブランドに通信は今日が最後だと伝えたマーフィーは、クーパーらは生きていて通信が途絶えているだけだとブランドから言われる。
その後も重力の研究を続け、宇宙ステーションを実現させる方程式を解くことに全てを捧げるマーフィーは、根本的な考えを変えてみようとするが、ブランドンは興味を示さない。
エドマンズの星が、ミラーの星と同じガルガンチュアの重力の影響を受け、生命維持の可能性が高いことを指摘するアメリアは、マンの星を推すクーパーの意見を聞き入れない。
クーパーは、エドマンズがアメリアの恋人であることを確認する。
アメリアは、望みがなくても愛を信じエドマンズに会いたかったことを認め、その考えは正しくないとクーパーから指摘された彼女は席を外す。
マンの星に向かうことをTARSに伝えたクーパーは、発進の準備をする。
畑を失っていくことで不安を抱えるトムの話を聞いたマーフィーは、彼の妻ロイス（リーア・ケアンズ）から、部屋はそのままなので泊まっていくようにと言われる。
父クーパーとのことを思い出したくないマーフィーは、それを断る。
私情はさんでいないと言うクーパーから言われたアメリアは、マンの星で失敗すれば帰還を考えているはずであり、エドマンズの星でコロニーを創れば、人類は救われるはずだと意見する。
施設に戻り、ブランドの危篤を知らされたマーフィーは病室に向う。
クーパーが戻ることを信じ、許してほしいとマーフィーに伝えたブランドは、嘘をついていたことを話し始める。
地球にクーパーらが戻っても意味がないと言うブランドは、我々に救う方法はないとマーフィーに伝える。
宇宙ステーションを打ち上げれば救えると言うマーフィーは、ブランドが既に方程式を解いていたことを知る。
父クーパーもそれを知りながら自分達を見捨てたのかと問うマーフィーだったが、それに答えないブランドは息を引き取る。
ブランドの死をアメリアに報告したマーフィーは、クーパーには自分達を見捨てたのかを問うが、彼らは既に飛び立っていた。
マンが到着した氷の惑星に着いたクーパー、アメリア、ロミリー、TARSは、カプセルで眠っていたマンを目覚めさせる。
クーパーらに感謝したマンは、氷の世界ではあるが、この星が期待できることを伝える。
エンデュランスからメッセージがきていることをTARSから知らされたアメリアは、父ブランドが亡くなったと言うマーフィーの映像を確認する。
話を続けるマーフィーは、自分達が死ぬことを知っていたのかとクーパーに問い涙する。
アメリアはクーパーに寄り添われながら、プランAに生涯を捧げてきた父のことを考え、マーフィーが言っていることを理解できない。
ブランドの目的が移住でないことに気づいたクーパーは、マンから、自分が飛び立つ前にブランドは方程式を解いていたと言われる。
相対性理論と量子論の融合に不足があり、ブラックホールの中の特異点を、事象の地平面の外側から見つけ出すのは不可能だとマンとロミリーが説明する。
プランAは不可能だと知りながら進められ、実はプランBしか希望がなかったことを知ったクーパーとアメリアは愕然とする。
動揺するクーパーは、自分を地球に帰すようアメリアに指示する。
行き詰ったマーフィーは、幽霊と言っていた部屋の出来事に答えがあると考え、それを医師のゲティ（トファー・グレイス）に話し、自分に何かを伝えようとしたと思われるその場に向かう。
帰還の準備をしていたクーパーは、ブラックホールの特異点を観測し、TARSに装置を付けて量子データを送信することをロミリーから提案される。
納得してその準備をするクーパーは、この場に残るアメリアらの居住施設を設置する場所をマンと共に探しに行き、彼に無線機を外されて窪地に突き落とされる。
この星が生存不可能だと分かっていたマンから、帰還させる訳にはいかないと言われたクーパーは、偽のデータを送っていたことを知らされる。
助けを求めるためにした行為だと告白するマンを卑怯者だと言うクーパーは、襲い掛かって来た彼と格闘になる。
家に着いたマーフィーは部屋を確認し、咳をするロイスと息子クープを診たゲティは、今すぐ病院に行くべきだと伝える。
そこに戻って来たトムはゲティを殴り、妻子を救おうとしない兄をマーフィーは非難する。
納得しないトムは、自分が皆を救うと言うマーフィーに、父クーパーの代わりをするのかと問う。
帰ってこない父は、自分達を見捨てて逃げたと言うマーフィーに、誰も行かせないと伝えたトムは、彼女を追い出す。
ヘルメットを割られたクーパーは置き去りにされるものの、無線機を見つけてアメリアに連絡して助けを求める。
クーパーを見つけたアメリアは彼を助け、マンに騙されたことを知らされる。
ロミリーに連絡したアメリアだったが、マンのベースは爆破される。
畑に火を放ったマーフィーは、トムがいない隙にロイスとクープを家から連れ出そうとする。
ベースに向かったクープはTARSを回収し、ロミリーが死んだことを知る。
マンが操縦するレインジャーはエンデュランスに向い、それに気づいたクーパーは、ドッキングを阻止しようとする。
部屋に向かったマーフィーは、自分の荷物を箱の中にあった腕時計の秒針が振れていることに気づく。
ドッキングは拒否され、不完全ながら手動でそれを行ったマンは、ハッチを開けるなとアメリアに警告される。
人類のためだと言うマンはハッチを開けてしまい、船体は破損し、彼は宇宙空間に吹き飛ばされる。
破片が飛び散る中、回転するエンデュランスにドッキングするために近づくクーパーは、それに成功して逆噴射し船体を安定させて軌道に戻る。
ガルガンチュアに引き込まれていることを知ったクーパーは、アメリアをエンデュランスに残し、TARSをランダーに乗せて、自分のレインジャー2と共に噴射を利用して重力に抵抗しようとする。
ランダーは切り離されてTARSは別れを告げ、クーパーもレインジャー2を切り離そうとする。
アメリアは驚き、クーパーは彼女に全てを託してエンデュランスから分離し、ガルガンチュアに引き込まれていく。
事象の地平面に向かったクーパーは、闇の中でTARSを捜すが、重力で操縦不能となる。
4次元空間に着き、本棚の向こうにいる10歳のマーフィーに気づいたクーパーは、本棚を裏から叩き彼女の名前を呼ぶ。
その場にいる様々な状況のマーフィーに呼びかけるクーパーは、それが伝わらないために、自分を行かせないようにするため”STAY”というモールス信号を送る。
クーパーは、マーフィーに別れを告げて去る自分の姿を見て嘆く。
子供時代にモールス信号だと気づき書き留めたノートの”STAY”の文字を確認したマーフィーは、幽霊だと思った本棚の現象が、父クーパーのメッセージだったことに気づく。
TARSの声が聴こえたクーパーは、量子データを記録したことを確認するものの、送信方法がないと言われる。
NASAの施設の座標をバイナリー・コードでTARSから受け取ったクーパーは、それをマーフィーの部屋に残す。
選ばれたのは自分ではなくマーフィーだと気づいたクーパーは、そのために自分がこの場にいると考え、渡した腕時計の秒針の動きで量子データを伝えようとする。
データをモールス信号に変換するようTARSに指示したクーパーは、信号を送る。
畑の火を消したトムは家に戻り、時計の秒針が振るえていることに気づいたマーフィーは、姿は見えないが父が帰って来たことを伝えてトムを抱きしめる。
信号を解読したマーフィーは、その特異点のデータを利用して重力の問題を解消する。
進化した人類が問題を解決させると考えるクーパーは、エンデュランスに近づき、アメリアを確認しながら宇宙空間を漂う。
病院のベッドで目覚めたクーパーは、医師から124歳だと言われる。
窓の外を見たクーパーは、少年達が不思議な空間で野球をする姿を見て、そこが土星の軌道上の”クーパー・ステーション”だと知らされる。
自分の名前だと知り光栄に思うクーパーだったが、マーフィーの功績を称えてつけた名前だと医師から言われる。
マーフィーが生きていることを知ったクーパーは、検査入院を終えた後で、NASA局員（エリス・ガベル）に内部を案内される。
昔のまま記念館として残されていた家に向かったクーパーは、その場にあったTARSを直す。
2年間カプセルで眠っていたマーフィーとその家族に対面するクーパーは、部屋に向かう。
クーパーの顔を見たマーフィー（エレン・バースティン）は感激し、幽霊は自分だったと父から言われて、知っていたと答える。
皆は諦めたが自分は帰ると信じていたと話すマーフィーに、その理由を尋ねたクーパーは、自分が約束したからだと言われる。
クーパーは、約束したからここにいると言って、マーフィーの手を握りながら彼女を見つめる。
親が子供を看取る必要はない、自分には子供達がいるとマーフィーから言われたクーパーは、アメリアの元に向かうよう指示される。
人類が生存できる惑星を発見したエドマンズを葬り、独り誰も知らない銀河で助けを待つアメリアの捜索のために、クーパーはTARSと共に旅立つ。
