太阳极速老化，持续膨胀，两百年后吞没整个太阳系，联合国制定移山计划——在地球建设一万台电动机，点火推动地球离开太阳系，利用电动机推动月球脱离地球。但是一些人在街上公然反对移山计划。

刘培强参加宇航员培训，培训中结识韩朵朵，。刘培强准备一束鲜花给韩朵朵，刘培强和韩朵朵入选，乘电梯进太空。这时，无人机失控，攻击基地，空间站也被袭击。科学家用550W发动机接入无人机控制系统，重新实现控制无人机，平息了恐怖行动，但是，空间站受到很大破坏。刘培强和韩朵朵在电梯中打败反动人员。

2058年，宇航员图恒宇在月球上用550W发动机和女儿丫丫实现两分钟的视频，回想起自己带着妻子和孩子出现车祸的经历，他想要用550W实现女儿完整的一生。同在的宇航员则知道丫丫的两分钟只是数据的实现，不是真的丫丫。出现太阳风暴，宇航员纷纷进入空间站躲避。

验证移山计划成功可行，移山计划正式更名为流浪地球计划。刘培强和韩朵朵结婚，生下孩子刘启。韩朵朵诊断为辐射癌。随着移山计划进行，民众被移入地下城生活，刘培强中签，但他的老婆韩朵朵和孩子刘启没有，刘培强被迫加入宇航员的选拔，让韩朵朵作为监护人带着孩子去地下城。在选拔中，机器提及韩朵朵将不久于人世，刘培强生气爆粗口骂人。

韩朵朵想去一趟上海，刘培强带着她飞去上海。在上海，韩朵朵说，没选上的话，就让他自己去地下城，选上的话，就让自己的父亲带着孩子去地下城。

在一次制动中，月球停下环绕地球，向地球靠近，预计在一段时间后会撞向地球，联合国出行计划——在月球部署全球核弹，炸毁月球，点燃地球发动机，驱使地球逃离月球碎片。刘培强被选入上月球部署核弹。

在部署核弹时，刘培强等人的飞船被碎片击中，刘培强等人发现太空站之前的飞船，刘培强关闭舱门，自己一人去部署最后五枚核弹。

核弹部署完成，但启动却成为难事，联合国选拔两百多名宇航员去月球启动核弹。

电动机点燃，月球突然移位，引发潮汐变化，在海边的民众往高处躲避。图恒宇和同伴前往海底被淹的基站，用550W发动机控制基站，同伴的腿被卡住，他将密码钥匙给图恒宇说，没有生命的未来一文不值。

刘培强遇见上月球引爆核弹的宇航员，被告诉有一架返回舱，刘培强乘返回舱回来。宇航员们引爆核弹，炸毁月球成碎片。图恒宇用550W发动机启动基站，全球配合推动地球逃离月球碎片。

2065年，继续流浪地球计划，十年后面临木星危机······