Ad Astra hadir sebagai perjalanan epik luar angkasa dengan akting kuat Brad Pitt, Tommy Lee Jones, Ruth Negga, Liv Tyler, dan Donald Sutherland. Kita diajak mengikuti kisah Major Roy McBride, seorang astronot di awal abad ke-22 yang ditugaskan menyelidiki gelombang radiasi misterius dari Neptunus yang mengancam seluruh sistem tata surya. Radiasi ini ternyata berasal dari antimateri dan diduga terkait dengan Lima Project, stasiun luar angkasa di orbit Neptunus yang dipimpin oleh ayah Roy, Clifford McBride, 29 tahun sebelumnya. Proyek itu kehilangan kontak enam belas tahun setelah misi dimulai. Roy pun setuju untuk pergi ke Mars, memanfaatkan stasiun komunikasi jarak jauh terakhir yang belum terdampak gelombang tersebut, untuk mencoba menghubungi ayahnya.

Di pangkalan SpaceCom Bulan, Colonel Pruitt memberi tahu Roy secara rahasia bahwa jika ia gagal menghubungi Lima Project, stasiun itu harus dihancurkan. Roy kemudian mendapat izin naik pesawat Cepheus menuju Mars. Dalam perjalanan, Cepheus menerima sinyal darurat dari sebuah stasiun penelitian. Saat menyelidiki, kapten tewas, dan pesawat harus terus ke Mars. Saat mendarat, pesawat terkena gelombang radiasi, namun Roy berhasil mengambil alih komando dan mendarat dengan tenang.

Sesampainya di fasilitas bawah tanah SpaceCom, Roy mulai mengirim pesan resmi yang telah dipersiapkan untuk Lima Project. Namun, ia memilih mengirim pesan pribadi untuk ayahnya, berharap suatu hari Clifford akan membalas. Roy kemudian diberitahu bahwa karena keterikatan emosionalnya, ia tidak lagi cocok untuk misi lanjutan. Helen Lantos, direktur fasilitas, kemudian menyingkap fakta mengejutkan: ayah Roy sebenarnya menutup sistem pendukung hidup tim Lima Project ketika tim memberontak dan mencoba pulang ke Bumi, termasuk orang tua Helen yang tewas. Cerita heroik Clifford hanyalah propaganda untuk menutupi kebenaran.

Roy mengetahui bahwa Cepheus membawa senjata nuklir dan akan digunakan dalam misi rahasia 'seek and destroy' tanpa dirinya. Ia memutuskan untuk menghadapi ayahnya sendiri. Dengan bantuan Lantos, Roy berhasil naik ke roket yang akan berangkat ke Lima Project. Perjalanan ini bukan hanya soal menyelamatkan sistem tata surya, tapi juga konfrontasi emosional dengan ayahnya, menghadapi kebenaran, dan mencari pemahaman atas warisan yang ditinggalkan Clifford.