1986, une période où la conquête spatiale était en plein essor. À la fois rêveur et surdoué, Jim, 11 ans, vit avec son père Graham destiné à devenir le premier scientifique britannique à se rendre dans l'espace. Mais quand Jim apprend que son père lui a menti et a abandonné sa mission, les repères du petit garçon volent en éclat. Dans sa nouvelle école, il profite d'un concours de jeunes scientifiques pour secrètement construire une montgolfière, inspiré par l'exploit de son idole Joseph Kittinger. En plus de la dangerosité du projet, de la concurrence féroce entre les participants du concours et de ses propres obsessions, Jim s'oppose à son père, afin de lui prouver qu'il a eu tort d'abandonner. Jim peut compter sur Emma, une nouvelle camarade de classe. Ensemble, malgré leur caractère opposé, ils relèvent un défi aussi fou qu'excitant, qui va petit à petit les rapprocher...