Situada no ano de 2052, “Defying Gravity” conta a história de oito astronautas (quatro homens e quatro mulheres), de cinco países que partem em uma missão de pesquisa de seis anos pelo Sistema Solar. Os episódios são divididos entre acontecimentos do presente e flashbacks, que retrata os conflitos e os problemas dos personágens. Chamada por alguns como "Grey's Anatomy no espaço", a história envolve segredos intrigantes e uma descoberta que os astronautas nunca imaginaram durante a viagem.