太空科學家韋赫在妻子去世后帶著11歲兒子比利前往研究所開展新項目。性格拘謹的韋赫與渴望刺激生活的比利存在代際隔閡，這種矛盾在比利獲得太空總署多尼博士的黑猩猩訓練計劃邀請后出現轉機。比利通過特殊方式與候選黑猩猩麥克建立默契，使其成為美國首只太空黑猩猩。在最終發射前夜，比利意外發現針對升空任務的破壞計劃，與麥克組成特殊搭檔展開調查。通過智慧與勇氣配合，兩人成功識破并阻止了破壞者的陰謀，確保麥克順利進入太空完成歷史性任務。這次共同經歷不僅讓韋赫重新認識兒子的獨立能力，也促使父子在科學探索與親情維系間找到新的平衡點。