1862’de balon pilotu cesur Amelia Wren (Felicity Jones), insanlığın hava durumu hakkındaki bilgisini geliştirmek ve tarihte herkesten daha yükseğe uçmak için öncü meteorolog James Glaisher (Eddie Redmayne) ile iş birliği yapar. Hâliyle olaylarla dolu geçen bu balon uçuşu sırasında çok yükseklerde hem büyük bir güzellikle karşılaşır hem de korku dolu anlar yaşarlar. Fırtına çıktığında, oksijen azaldığında ve sıcaklık düştüğünde filmin kahramanlarını nelerin beklediğini heyecanla izlerken, bir yandan da bir kelebek sürüsü, parlayan güneş veya nefes kesici bulut manzaraları gördüğünde izleyicinin modu aniden değişebilir. Dahası ikilinin bu balon seyahati öncesindeki hayatlarına ve hayatlarında yer alan figürlere dair geriye dönüşlerle pekiştirilen paylaşımları ekrana yansıdıkça merak uyandıran bir seyirlik çıkar. Film boyunca izleyicinin aklında tek bir soru vardır: Her bir dikey adımda daha önce hiç kimsenin ulaşmadığı yerlere giden Amelia ve James, bu seferden sağ salim dönebilecekler midir?
Richard Holmes’ün 2013 tarihli Falling Upwards: How We Took to the Air kitabından uyarlanan ve gerçek olaylardan esinlenilen The Aeronauts, dünya prömiyerini Toronto Film Festivali’nde gerçekleştirmiştir.