En 1958, los astronautas Frank Corvin (Clint Eastwood), Hawk Hawkins (Tommy Lee Jones), Jerry O'Neill (Donald Sutherland) y Tank Sullivan (James Garner) se están preparando para una misión espacial, pero en el último momento, la NASA decide hacer la conversión a un chimpancé. Cuarenta y dos años después, el satélite de comunicaciones ruso Ikon, obsoleto y amenaza con chocar contra la Tierra, ya que ha dejado su órbita. NASA, asustado, le pide al ingeniero retirado Frank Corvin va a tratar de solucionar este lío, porque él es el único capaz de manejar el sistema de dirección de edad que tiene el satélite, idéntica a la que él diseñó unas décadas antes para el Skylab. Corvin acepta la misión con la condición de que sus tres compañeros lo acompañan en su viaje al espacio. Por último, los pilotos de cuatro veteranos estadounidenses ven cumplidos sus sueños de convertirse en astronautas reales. A pesar de que esto no va a ser como era de esperar, ya que se enfrentan a problemas y complicaciones que no se espera cumplir.