Nick Carraway wird in einem Sanatorium wegen seiner Alkoholsucht und seiner Depressionen behandelt. Er redet ständig über einen Mann namens Gatsby. Dabei hat er Schwierigkeiten, seine Gedanken richtig zu artikulieren. Aus diesem Grund fordert ihn der Arzt auf, seine Gedanken niederzuschreiben, weil ihm das Schreiben Erleichterung verschaffen soll. Dieser Anfang stammt nicht aus der Romanvorlage und dient als Rahmenhandlung, um den Erzähler einzuführen.

Der Film spielt zwei Monate nach den Ereignissen in Guardians of the Galaxy. Die Guardians haben auf dem Heimatplaneten der Sovereigns, einer selbst-perfektionierten Rasse, den Auftrag angenommen, deren geheiligte Energiezellen vor einem energiefressenden Monster, dem Abilisken, zu schützen. Dafür erhalten sie im Austausch Gamoras Schwester Nebula, die von den Sovereigns gefangen wurde und auf die ein Kopfgeld ausgesetzt ist. Sie führen den Auftrag erfolgreich aus, doch überflüssigerweise stiehlt Rocket heimlich einige der Energiezellen.

Vor dem Hintergrund einer sich weltweit zuspitzenden und mittlerweile menschheitsbedrohenden Energiekrise soll ein Experiment mit einem Hadron-Teilchenbeschleuniger an Bord einer internationalen Raumstation der Schlüssel zur Energieversorgung der Zukunft sein. Doch es kommt zu einem Zwischenfall und plötzlich scheint die Erde verschwunden zu sein. Dafür taucht die geheimnisvolle Jensen auf, außerdem ereignen sich mysteriöse Vorkommnisse. Wie sich herausstellt, ist die Raumstation in einer alternativen Realität gelandet und befindet sich nun auf der anderen Seite der Sonne. Während der Wahnsinn von einigen Besatzungsmitgliedern Besitz ergreift, versuchen die übrigen, den Weg nach Hause zu finden.