Serangan hawar tanaman dan ribut pasir di bumi menyebabkan pertanian menjadi semakin sukar dan mengancam kelangsungan hidup manusia. Joe Cooper, bekas juruterbang NASA menguruskan sebuah ladang bersama bapa mertua, anak lelakinya, Tom dan anak perempuannya, Murphy. Selepas ribut pasir, Murphy dan Cooper mengesan satu corak habuk di atas lantai bilik Murphy. Cooper menyedari bahawa sesuatu sumber yang tidak diketahui sedang menggunakan graviti untuk berkomunikasi dan mentafsir corak itu sebagai koordinat geografi. Cooper dan Murphy kemudiannya menjumpai fasiliti rahsia NASA melalui koordinat itu.

Di sana, mereka menjumpai Dr. Brand, seorang profesor kolej Cooper. Brand mendedahkan bahawa sebuah lubang cacing muncul berdekatan Planet Zuhal 48 tahun sebelum itu yang membuka laluan ke sebuah galaksi jauh yang mempunyai 12 planet berpotensi boleh didiami. Dua belas sukarelawan telah melaluinya, masing-masing untuk menilai kesesuaian planet yang berbeza sebagai rumah baru untuk umat manusia. Tiga – Miller, Edmunds dan Mann – telah menghantar data yang menggalakkan dari planet-planet berdekatan Gargantua, sebuah lohong hitam yang sangat besar. Brand merekrut Cooper untuk mengendalikan kapal angkasa Endurance untuk menilai seberapa banyak planet yang boleh, semasa dia bekerja pada "Pelan A", satu teori untuk memanfaatkan graviti yang akan membolehkan manusia untuk meninggalkan Bumi. Walau bagaimanapun, jika usahanya gagal, Endurance juga membawa 5,000 embrio beku sebagai "Pelan B" untuk memastikan kelangsungan hidup umat manusia. Cooper bersetuju dengan rancangan itu menyebabkan Murphy marah.

Krew Cooper terdiri daripada tiga saintis – Romilly, Doyle dan anak perempuan Brand, Amelia – serta robot TARS dan CASE. Menyeberangi lubang cacing, mereka menuju ke planet Miller, sebuah dunia lautan di mana masa diperlahankan kerana berdekatan dengan Gargantua; untuk setiap jam di sana bersamaan tujuh tahun di Bumi. Romilly dan TARS kekal di Endurance, selebihnya menaiki kapal ke permukaan planet tersebut. Selepas menjumpai bangkai kapal Miller, sebuah ombak gergasi menyebabkan Doyle terbunuh dan air masuk ke dalam enjin kapal. Apabila Cooper, Amelia dan CASE kembali ke Endurance, 23 tahun sudah berlalu di Bumi.

Di Bumi, Murphy kini telah dewasa bekerja sebagai saintis dan membantu Dr. Brand dengan kajian graviti. Ketika sedang nazak, beliau mengaku kepadanya bahawa beliau sudah lama telah menyelesaikan persamaan graviti dan menganggap Pelan A adalah mustahil dan bahawa beliau telah berbohong kepada semua orang, meletakkan harapannya kepada Pelan B. Murphy menghantar pesanan kepada Brand tentang kematian ayahnya dan kemudian menuduhnya dan Cooper meninggalkan Bumi. Dia meneruskan kajian itu, mempercayai Pelan A mungkin berkesan jika mereka boleh dapat lebih banyak data mengenai ketunggalan Gargantua.

Dengan bahan api yang terhad, Cooper mengambil keputusan untuk pergi ke planet Mann daripada Edmunds kerana Mann menghantar data yang meyakinkan. Selepas dibangkitkan dari tidur cyro, Mann mengesahkan bahawa Pelan A adalah mustahil tetapi meyakinkan krew bahawa planetnya sesuai untuk kehidupan manusia. Ketika membawa Cooper untuk meinjau planet itu, Mann cuba untuk membunuh Cooper dan mendedahkan bahawa dia memalsukan data tentang planetnya dengan harapan dia diselamatkan. Dia mencuri kapal pendarat Cooper dan menuju ke Endurance. Ketika Romilly terbunuh oleh perangkap bom yang dipasang Mann, Brand menyelamatkan Cooper dan mereka menuju ke Endurance. Mann terbunuh ketika cuba untuk berlabuh menyebabkan Endurance rosak dengan teruk dan mula jatuh ke planet. Cooper berjaya menggunakan kapal pendaratan untuk menstabilkan Endurance. Menggunakan graviti Gargantua sebagai lastik, mereka menetapkan kapal itu ke arah planet Edmunds; tetapi kerana berada berdekatan dengan sebuah lohong hitam, 51 tahun berlalu di Bumi.

Untuk mengurangkan berat, Cooper melancarkan dirinya dan TARS ke arah lohong hitam supaya Amelia dan CASE boleh melengkapkan perjalanan. Cooper dan TARS melepasi ufuk tetapi muncul dalam sebuah tesseract, yang muncul sebagai aliran rak buku; dengan portal yang melihat ke dalam bilik tidur Murphy pada masa yang berlainan dalam hidupnya. Cooper menyedari bahawa tesseract itu dan lubang cacing dicipta oleh makhluk dimensi kelima membolehkannya untuk berkomunikasi bersama Murphy melalui gelombang graviti dan bahawa dia adalah "hantu" Murphy. Dia menghantar data kuantum yang dikumpul TARS dari lohong hitam dalam kod Morse dengan memanipulasi jam tangan yang diberikannya kepada Murphy sebelum dia pergi. Murphy menggunakan data kuantum itu untuk menyelesaikan baki persamaan graviti, membolehkan Pelan A dilaksanakan.

Cooper muncul dari lubang cacing dan diselamatkan oleh krew sebuah habitat angkasa yang mengorbit Planet Zuhal. Di sana, dia bersatu semula bersama Murphy, sekarang sudah tua dan menghampiri mati. Selepas mengucapkan selamat tinggal buat kali terakhir, Cooper bersama TARS meninggalkan habitat itu untuk menyertai semula Amelia yang bersama CASE di Planet Edmunds yang didapati boleh didiami.