这个影片不太容易看懂，它是由三条主线平行推进，联合政府对“移山计划”的坚决推进；刘培强在领航员任务中成长；图恒宇执着在女儿丫丫的数字生命里。这三条线最让人看不懂的就是图恒宇，关于数字生命计划。
灾难开始于太阳的氢元素加速转变为氦元素，氦元素聚集太快就会发生剧烈氦聚变，叫氦闪。之后太阳会变成红巨星吞没地球。
为了拯救地球，人类启动“移山计划”工程，第一步是在地球上安装一万台发动机，每一台发动机像一座巨大的环形宫殿，中间发出耀眼的蓝白光冲向天空，想象一万台的功率有多大，然后让地球慢慢停止自转。同时还要在月球上安装发动机，让月球离开地球，放逐月球，称为“脱月计划”。
在地球和月球之间为了传送人与物资，于是修建了一条太空电梯。第一次震撼是刘培强、韩朵朵还有一个老外的承重力测试，各种的不屑、调侃和暧昧。刘培强对韩朵朵一见钟情，在准备鲜花表白时发生了反派者的入侵（如果给刘培强完整的表白过程就没意思了），但显然表白成功。在接下来的打斗中只显示刘培强很负责任，把韩朵朵关好，而没有展示出刘培强强大的格斗能力。
密集的敌方无人机射击竟然没有一个人中弹身亡，连流血都没有。不过敌方发射的导弹和太空电梯的追逐还是非常刺激，有一台电梯被引爆，空间站也被击落从天空重重的摔在地上。这时人类的失望达到了极点，除了中国没有其他国家支持“移山计划”。中国要凭一己之力在地球和月球上各建造一台行星发动机，而且要赶在太阳活动窗口期内完成，只有用成果来说服全世界。
然而就在要试点火的关键时间，太阳风暴提前来临，毁掉控制系统的量子计算机550C的不是太阳风，而是安全扣（成就一件事需要付出巨大，而毁掉很容易），这时要图恒宇闪亮登场了。
图恒宇是数字生命计划的技术员，一直坚持数字技术（怀疑他与反派组织有联系）。在一次车祸中，他自己开车的一个充满爱意的转头害死了妻子和女儿。他希望把女儿的数据导入计算机成为数字生命（怀疑他为什么不把妻子的一块导入）。而550A只能给女儿2分钟的生命，图恒宇想要的是完整的一生，也就是70岁。没有老师的支持，只靠他一个人无法取得技术突破。这时需要550A取代550C ，图恒宇就有了谈判的筹码，要求老师马兆同意支持生命数字计划，马老师在紧急关头似乎同意了他的请求。550A在完成艰巨任务后壮烈牺牲。同时，地球发动机在经过黑屏、地球的颤抖后也宣布实验成功。于是联合政府一片欢腾，所有国家都开始支持“移山计划”。
刘培强如果正式拥有领航员正式编制，就可以不用抽签带两名家属进入地下城。而他的妻子韩朵朵生下儿子后，染上了辐射病，只能活83.3天（怀疑人的生命可不可以精确计算），只能是姥爷带着外孙进入。此时的计算机已经升级到550W，反着看是MOSS。图恒宇把女儿的生命数据上传后，引发了月球发动机过载爆炸，从而导致月球直接扑向地球。在此危机时刻，全人类需要精诚合作。这时周老师发表激荡人心的一万五千年的股骨头愈合演说。人在原始环境下大腿骨断了只能等死，而能愈合需要有人陪伴，需要有人提供食物，需要几个月的安静修养，然而这些都做到了。人类只有团结才能发展。
于是大家都拿出所有核武器运到月球，砸烂月球，避免月球撞向地球。运输核弹没用空中电梯，而是开飞机运过去。刘培强当然得去运核弹，然而飞行器被陨石破坏，看来他只能等死，把国外队友送走后，一个人完成任务后，在月球看星星。
接下来的任务是核弹解码需要时间，最快的方法只能是人工完成。这项送死的任务，志愿者不断的举手。而中国老宇航员张鹏关键时刻做出了50岁以上中国宇航员出列的命令，然后是俄罗斯……。不确定的牺牲我们无法决定，确定性的牺牲老年人优先。在准备引爆的一刻，老宇航元又把刘培强送上俄罗斯航天器。
又是关键时刻完成了关键性的任务。
接下来是地球需要联网，网络总部在北京，任务由图恒宇和马老师完成。马老师在临行前的遗言是一个∞符号，可能的意思是人类文明不朽。图恒宇什么都没写。在执行任务时，月球陨石把马老师砸倒了，临死前说“没有人的文明毫无意义”。图恒宇在忙乱中被水淹没，服务器进度到了97%，地球发动机点火的时间越来越近，留给地球的时间已经不多了，而周老师坚定的要求在倒计时结束就点火。于是在按下点火器的一瞬间……，图恒宇在数字生命里与女儿相遇，父女俩没高兴一会，就一起输入密钥，启动根服务器。顺利进行了点火，大家在庆祝这一伟大时刻，也将“移山计划”改名为“流浪地球”计划。
在MOSS与数字生命的图恒宇对话中知道，似乎一切灾难危机都是MOSS所制造。图恒宇不是死亡，而他只是一个变量，似乎所有的事件都有一个无形的手在操控。电影中周老师有时会凝望一个闪着红点的摄像头，那也是量子计算机在暗中观察。数字无处不在，我们是无穷多数据的一个变量。