飞机机械工程师凯莉﹝朱迪•福斯特 饰﹞的刚刚经历失败的婚姻，决定带着女儿朱莉娅从德国柏林返回美国纽约的家乡。搭乘自己亲手设计的新型飞机E-474，母女两人和300多名乘客一起升入37000英尺的高空。 凯莉在飞行途中昏昏睡去，一觉醒来发现朱莉娅不在自己身边，在机舱里遍寻不到女儿之后，凯莉陷入情绪失控状态，要求机长瑞奇﹝西恩•毕恩 饰﹞以及同行机组人员对飞机进行地毯式搜索，然而结果仍然未能发现女儿下落。 凯莉怀疑自己的女儿遭到坏人绑架，但是机组人员向柏林方面询问，却传来朱莉娅其实早在七天前死亡，并没有随著凯莉登机的回信，加上长期服用安眠药的凯莉承认在飞机出发前曾服药，这些更令人怀疑她的神智是否清楚。而凯莉慢慢观察机上的300多名乘客，感觉自己曾经在公寓附近见过这群人，这更让她对女儿的失踪产生怀疑。 所有飞机上的乘客都把凯莉当成是刚刚失去女儿、精神出现问题的母亲，没有人愿意相信她带着女儿登机，除了一名配枪的空中便衣警探——卡森(彼德•萨斯加德 饰)，他向凯莉伸出援手，凭借凯莉对飞机结构的了解，两人开始了对飞机的再次搜索，一个巨大的阴谋也逐渐显露出来……