Film I.S.S. dibuka dengan kedatangan dua astronot NASA, Kira Foster dan Christian Campbell, ke Stasiun Luar Angkasa Internasional (ISS). Di sana mereka bergabung dengan kru yang sudah lebih dulu bertugas, yaitu komandan Amerika Gordon Barrett serta tiga kosmonaut Rusia, Weronika Vetrov dan dua bersaudara, Nicholai dan Alexey Pulov.

Meski berasal dari negara yang berbeda, hubungan mereka cukup akrab. Para kru bahkan sudah seperti keluarga sendiri, para pria Amerika dan Rusia saling menganggap saudara, sementara Gordon dan Weronika menjalin hubungan romantis. Dalam salah satu momen tenang, mereka juga memperkenalkan Kira pada fenomena overview effect, yaitu perasaan takjub saat melihat Bumi dari luar angkasa.

Namun suasana damai itu berubah drastis ketika Kira melihat kilatan ledakan nuklir di wilayah Amerika Serikat dari orbit. Tak lama kemudian, komunikasi dengan Bumi terputus. Gordon kemudian menerima pesan rahasia dari pemerintah AS yang menyebut Rusia telah memulai serangan nuklir dan memerintahkannya untuk mengambil alih kendali ISS by any means necessary.

Gordon mendiskusikan hal itu dengan Kira dan Christian, dan mereka menduga para kosmonaut Rusia juga mendapat perintah serupa dari negaranya. Di saat yang sama, mereka menemukan bahwa orbit ISS semakin menurun dan stasiun bisa jatuh ke Bumi dalam waktu 24 jam jika tidak ada bantuan.

Di tengah ketegangan itu, Nicholai mengatakan bahwa antena komunikasi rusak dan Gordon harus keluar untuk memperbaikinya. Saat melakukan spacewalk, Gordon memberi tahu Kira agar menjauhkan kru lain dari jendela supaya mereka tidak melihat Bumi yang terbakar. Namun di luar sana, Gordon menemukan bahwa antena sebenarnya baik-baik saja. Ternyata semuanya jebakan, Alexey memutus komunikasi Gordon dengan stasiun, sementara Nicholai menggunakan lengan robot ISS untuk mendorong Gordon menjauh ke luar angkasa.

Serangan itu memicu konflik terbuka di antara kru. Weronika yang marah meminta Kira, satu-satunya orang yang masih ia percaya untuk kabur menggunakan kapsul Soyuz sambil membawa riset milik Alexey, yaitu obat untuk penyakit radiasi. Menurutnya, negara mana pun yang mendapatkan riset tersebut kemungkinan akan memiliki peluang lebih besar untuk bertahan dari perang nuklir.

Untuk mengalihkan perhatian dua saudaranya, Weronika mengancam akan menghancurkan stasiun. Sementara itu Kira mencoba mencari dokumen riset tersebut bersama Christian, termasuk mencari sesuatu yang disebut node zero. Namun Christian mengatakan tempat itu tidak ada, membuat Kira curiga bahwa Weronika mungkin berbohong. Ketika mereka kembali, situasi berubah tragis saat Christian tiba-tiba memukul Weronika hingga tewas.

Setelah kejadian itu, ketegangan semakin memuncak. Alexey menolak membunuh kru Amerika, tetapi Nicholai memilih memburu mereka sendirian. Di tengah kekacauan, Alexey menemukan Gordon yang ternyata masih hidup dan berpegangan pada panel surya stasiun.

Ia menggunakan lengan robot untuk menyelamatkannya dan kemudian membantu Kira menghindari Nicholai. Gordon yang syok setelah mengetahui Weronika meninggal menjadi semakin emosional dan mengambil senjata. Ketika akhirnya ia berhadapan dengan Nicholai, keduanya bertarung sengit di salah satu modul ISS hingga akhirnya saling membunuh.

Setelah tragedi itu, Kira menemukan tulisan NODE0 di pintu modul eksperimen Jepang. Ia mulai curiga pada Christian dan menemukan pakaian luar angkasa Soyuz serta riset Rusia yang disembunyikan di pod tidur Christian. Ternyata Christian diam-diam juga sedang menyabotase sistem pendukung kehidupan di stasiun.

Ketika Kira menghadapinya di galley bersama Alexey, ketiganya terlibat percakapan tegang. Christian mencoba mempengaruhi Alexey untuk memihak Amerika, tetapi ketika ia merasa Kira mungkin tidak sepihak dengannya, ia menyerang dengan pisau. Alexey melindungi Kira dan tangannya terluka, lalu Kira dan Alexey bersama-sama melumpuhkan Christian hingga tewas.

Setelah itu, Kira merawat luka Alexey sementara ia memperbaiki sistem pendukung kehidupan ISS. Komunikasi dengan Bumi akhirnya pulih dan orbit stasiun kembali stabil. Dari Bumi, pemerintah Amerika dan Rusia sama-sama mengirim pesan menanyakan apakah misi mereka mengambil alih ISS telah berhasil. Namun Kira dan Alexey bahkan tidak membaca pesan tersebut. Mereka sudah lebih dulu meninggalkan stasiun dengan kapsul Soyuz sambil membawa riset penting itu.

Saat kapsul mulai turun menuju Bumi, Alexey bertanya ke mana mereka akan pergi, ke Amerika atau Rusia. Kira hanya menjawab singkat, "I don't know", menandakan bahwa setelah semua kekacauan yang terjadi, mereka memilih menentukan jalan mereka sendiri.

Penulis: Della Deswita Maharani