浩瀚太空，航天员意外失联，生命最大的绝境中，他回忆起自己那个最了不起的爸爸。一对父子跨越漫长的时光，守护爱和亲情，故事充满了欢乐、温暖、泪水与奇观。

地球资源逐渐匮乏，为了延续百代子孙生存的希望，各国顶尖科学家携数种动植物物种前往火星研究，希望通过先进的科学技术改善火星的环境使其适合人类居住。实验中，随着基因种子库的生命体长大，事态的发展开始失去了控制，生物发生变异，具有强大的攻击力和一定的智力，火星计划联盟的所有专家危在旦夕。中国派出航天员进行火星救援，面对变异生物的攻击与追杀以及小行星即将撞击火星的双重危机，中国航天员不顾个人安危，为完成救援任务与时间赛跑…

张天聪作为中国第一代航天员，在神舟七号宇航员选拔中失利。面对昔日战友的离去和年龄偏大等种种压力，张天聪毅然选择继续留在航天员大队，成为谢朝阳、王立三、周晓苏等新一代航天员的训练教官。而面对工作和生活的种种压力，张天聪决定迎难而上，发挥特别能吃苦、特别能战斗、特别能攻关、特别能奉献的载人航天精神，终于在最后圆了自己的飞天梦，为祖国的航天事业做出了卓越的贡献。

该剧讲述了中国载人航天工程启动后的十多年中，中国载人航天工程总指令长仲人与中国载人航天工程资料室主任莫茹在工程研制、试验和发射过程中经历的故事。