Koordinaatit johdattavat Cooperin ja salaa kyytiin nousseen Murphin Nasan salaiseen laitokseen, jota johtaa Cooperin entinen esimies professori John Brand. Brand kertoo Cooperille, että Saturnuksen läheltä on 48 vuotta aiemmin löydetty madonreikä, jonka toisessa päässä on kaukainen galaksi. Galaksin keskuksessa olevaa, Gargantuaksi nimettyä mustaa aukkoa kiertää kaksitoista planeettaa, joista jokaiselle aiemmin matkaan lähetetyistä vapaaehtoisista astronauteista kolme – Miller, Edmunds ja Mann – on ilmoittanut planeettansa olevan elinkelpoinen.
Brand kertoo kahdesta vaihtoehtoisesta suunnitelmasta ihmiskunnan tulevaisuudelle: ensisijainen vaihtoehto on painovoimapropulsiota hyödyntäen hylätä Maa täysin ja siirtää ihmiskunta toiseen galaksiin, ja toissijainen vaihtoehto on laukaista Endurance-niminen avaruusalus, joka on lastattu 5 000 jäädytetyllä keinotekoisella ihmisalkiolla. Ensimmäinen vaihtoehto edellyttää suhteellisuusteorian syvällistä ymmärtämistä, ja Brand lupaa saada tarvittavan ratkaisun valmiiksi ennen Cooperin paluuta. Cooper värvätään aluksen miehistöön. Murph kieltäytyy hyvästelemästä isäänsä, joka jättää toisen rannekellonsa Murphin huoneeseen, jotta he voisivat vertailla välillään ollutta suhteellista aikaeroa Cooperin palattua.
Aluksen miehistöön kuuluvat tutkijat Romilly, Doyle ja Amelia Brand, joka on John Brandin tytär, sekä robotit TARS ja CASE. Madonreiän läpi matkattuaan retkikunta suuntaa kolmesta potentiaalisesta planeetasta lähimpänä sijaitsevalle Millerin planeetalle, joka paljastuu valtameriplaneetaksi. Retkikunta löytää polvenkorkuisesta vedestä Millerin aluksen pirstaleina, ja pian heidät yllättää valtava hyökyaalto. Doyle saa surmansa, ja lisäksi aluksen vettyneet moottorit viivästyttävät lähtöä. Planeetta sijaitsee niin lähellä Gargantuaa, että parin tunnin oleskelu planeetalla vastaa 23:a vuotta Endurance-aluksella, ja niinpä alukselle jäänyt Romilly on selvästi Cooperia ja Brandia vanhempi näiden palatessa planeetalta.
Aluksen polttoaine riittää vain toiselle jäljellä olevista planeetoista pääsemiseen. Cooper päättää suunnata Mannin planeetalle, sillä tämän tukikohta lähettää yhä radiosignaalia. Matkalla he katsovat Maasta lähetettyjä videoviestejä: maatilaa pitämään jäänyt Tom on mennyt naimisiin ja saanut kaksi lasta, joista ensimmäinen on kuollut pölyn aiheuttamaan keuhkosairauteen. Myös appiukko Donald on kuollut. Murphista on tullut avaruusfyysikko. Murph kertoo, että hän sai kuulla John Brandin viimeiset sanat tämän kuolinvuoteella: todellisuudessa ainoa suunnitelma on ollut alkioiden siirtäminen uuteen galaksiin, sillä ensisijaisen vaihtoehdon edellyttämän painovoiman singulariteetin ratkaiseminen olisi vaatinut sellaista tietoa mustan aukon sisältä, jota ei ollut silloin mahdollista saada.
Mannin planeetalle laskeuduttuaan Endurancen miehistö herättää tohtori Mannin syväjäädytyksestä. Hän kertoo, että jäätikkömäisen planeetan alaosissa on alueita, joilla on ilmakehässä ammoniakin sijaasta happea. Mann päättää vakuuttaa epäuskoisen Cooperin ekskursiolla planeetalla, mutta matkalla hän repii Cooperin radion irti ja rikkoo tämän kypärän visiirin. Hän paljastaa manipuloineensa dataa houkutellakseen jonkun tulemaan pelastamaan hänet. Samaan aikaan Romilly saa surmansa Mannin asentaman räjähdeansan räjähtäessä. Cooper onnistuu löytämään radionsa lumihangesta, ja Brand lähtee pelastamaan häntä. Yhdessä he lähtevät seuraamaan Mannia, joka on lähtenyt kohti Endurancea ottaakseen sen haltuunsa ja lähteäkseen Edmundsin planeetalle. Mann epäonnistuu yrityksessään telakoitua alukseen ja aiheuttaa samalla räjähdyksen, joka tappaa hänet ja vaurioittaa Endurancea pahoin. Cooper päättää yrittää telakoitua Enduranceen, joka on joutunut hallitsemattomaan pyörimisliikkeeseen ja lähtenyt syöksymään kohti Mannin planeettaa. Lopulta hän onnistuu tässä.
Vähäisen polttoainemäärän vuoksi Cooper ja Brand käyttävät Gargantua-planeettaa painovoimalinkona päästäkseen Edmundsin planeettalle, mutta mustan aukon läheisyyden vuoksi he menettävät jälleen 51 vuotta. Cooper ja TARS-robotti irtautuvat Endurancelta omissa kapseleissaan Gargantuan ytimeen, jossa kaksikko päätyy äärettömän tesseraktin sisälle. Cooper käsittää rakennelman olevan kaukaiseessa tulevaisuudessa elävien ihmisten luoma. Hän siirtyy ajassa taaksepäin, jolloin hän näkee Murphin lapsuudenaikaiseen huoneeseen kirjahyllyn läpi ja huomaa voivansa vaikuttaa rajallisesti huoneen painovoimaan. Hän siirtyy ajassa eteenpäin ja löytää aikuisen Murphin tutkimasta vanhaa huonettaan. Cooper lähettää Murphille datan, jonka TARS on kerännyt tapahtumahorisontin sisäpuolelta, morsettamalla sen hänelle huoneeseen jättämänsä rannekellon sekuntiviisarin avulla.
Tesserakti romahtaa. Cooper herää Saturnusta kiertävässä avaruussiirtokunnassa. Hän tapaa kuolemaisillaan olevan tyttärensä, joka on nyt jo vanhus ja elämänsä lopussa. Murph oli onnistunut Cooperin lähettämien tietojen avulla suorittamaan loppuun Brandin laskelmat ja ratkaisemaan painovoimapropulsioteorian. Tämän ansiosta tähtien välisen matkustamisen hallitseva ihmiskunta voitiin evakuoida tuhoutuvalta planeetalta. Murph muistuttaa Cooperia siitä, että Amelia Brand on yksin CASE-robotin kanssa Edmundsin planeetalla. Cooper ja TARS-robotti lähtevät kohti Edmundsin planeettaa, jossa ilman avaruuspukua kävelevä Amelia valmistautuu uuden siirtokunnan perustamiseen.
Tämä artikkeli tai sen osa on käännetty tai siihen on haettu tietoja muunkielisen Wikipedian artikkelista. Alkuperäinen artikkeli: en:Interstellar_(film)