The Wandering Earth II membuka cerita dengan skala epik tentang umat manusia di ambang kepunahan, menyoroti Tu Hengyu sebagai insinyur komputer proyek Lunar Exile, Liu Peiqiang sebagai calon astronot, Han Duoduo sebagai rekan sekaligus istri Peiqiang, serta Liu Qi sebagai anak mereka. The Wandering Earth II membawa kita ke masa depan ketika Matahari terus mengembang dan mengancam menelan Bumi dalam waktu seratus tahun. Demi menyelamatkan peradaban, United Earth Government membentuk Moving Mountain Project dengan membangun 10.000 Earth Engine untuk mendorong Bumi keluar dari Tata Surya. Sebagai pendampingnya, Lunar Exile Project dijalankan untuk menjauhkan Bulan agar tarikan gravitasinya tidak mengganggu jalur Bumi.

The Wandering Earth II juga memperkenalkan konflik ideologis besar lewat Digital Life Project, sebuah gagasan radikal tentang mengunggah kesadaran manusia demi keabadian digital. Proyek ini akhirnya dihentikan oleh UEG, keputusan yang memicu perlawanan. Pada tahun 2044, krisis besar terjadi ketika pendukung DLP melancarkan serangan teror dan siber ke elevator luar angkasa UEG di Libreville. Serangan ini menghancurkan elevator, pangkalan UEG, serta Ark Space Station yang menopang Lunar Exile Project. Dampaknya fatal, banyak negara menarik dukungan dari proyek penyelamatan Bumi dan kembali melirik konsep kehidupan digital.

The Wandering Earth II kemudian memusatkan perhatian pada Tu Hengyu yang berada di Bulan. Ia menerima komputer kuantum 550C untuk uji coba mesin lunar, tetapi perangkat tersebut rusak akibat badai matahari mendadak. Dalam keputusasaan sekaligus harapan pribadi, Tu menawarkan komputer lamanya, 550A, yang menyimpan sampel kesadaran dua menit mendiang putrinya, Yaya. Baginya, kontribusi ini bukan hanya demi proyek, tetapi juga impian memberi Yaya kesempatan menjalani hidup yang utuh, meski dalam bentuk digital.

The Wandering Earth II bergerak ke fase baru ketika uji coba Earth Engine dan Lunar Engine akhirnya berhasil. Dukungan global kembali mengalir dan proyek resmi berganti nama menjadi Wandering Earth Project. Di tengah optimisme ini, Liu Peiqiang menikahi Han Duoduo dan mereka dikaruniai seorang putra, Liu Qi. Namun krisis personal muncul saat hanya Peiqiang dan Liu Qi yang mendapatkan tempat di kota bawah tanah. Demi menyelamatkan keluarganya, Peiqiang melamar kerja di stasiun luar angkasa Navigator ISS, berharap bisa mendapatkan satu tempat lagi untuk Duoduo yang menderita kanker akibat radiasi Matahari.