Sur Cybertron, la guerre a jadis fait rage entre Decepticons et Autobots. Ces derniers sur le point de perdre détachèrent un vaisseau contenant une cargaison secrète mais l'astronef endommagé s'écrasa sur la Lune en 1961. Américains et Russes détectèrent l'impact et la course à la lune fut ainsi lancée. En 1969, la mission Apollo 11 finit par découvrir hors caméras les restes du vaisseau, ignorant l'Autobot qui y sommeille.
Le méprisable Gru est un super-méchant professionnel, odieux et fier de l'être. Il est aidé de son associé-inventeur, le vieux docteur Néfario, et de ses fidèles Minions.
Le film raconte l'histoire d'Apollo 13, la septième mission spatiale habitée américaine vers la Lune du programme Apollo, qui comprend pour équipage l'astronaute James Lovell (le plus expérimenté de la NASA), Fred Haise et Jack Swigert.
Le combat entre Austin Powers et le Docteur Denfer (Docteur Terreur dans la version québécoise) continue plus que jamais. Cette fois-ci le Docteur Denfer décide de voyager dans le temps en se servant d'une machine spéciale.
Dans les années 1920, les parents de Katherine Coleman apprennent que leur fille possède un don pour les sciences, qu'elle doit parfaire en fréquentant une école pour Noirs (les Blancs étant dans des écoles séparées) car elle est dotée d'aptitudes intellectuelles supérieures. En 1962, devenue mathématicienne, Katherine Coleman (désormais Goble) travaille au sein d'un groupe de calculatrices humaines, sur le campus ouest du Centre de recherche Langley à Hampton, en Virginie, aux États-Unis, avec deux amies et collègues : l'aspirante ingénieure Mary Jackson et la superviseure d'équipe Dorothy Vaughan. À la suite du lancement réussi de Spoutnik 1, Al Harrison, directeur du Space Task Group, exige encore plus d'efforts de la part des employés sous sa supervision, de crainte que les Soviétiques ne mettent en orbite une bombe H pouvant exploser au-dessus du sol américain. Goble est envoyée dans son groupe pour vérifier les calculs, devenant la première Afro-Américaine à participer à ce groupe de recherche. Au début, elle est ignorée de ses collègues blancs et doit travailler à partir de données partiellement masquées (Goble n'ayant pas le niveau d'habilitation nécessaire) sous les ordres de Paul Stafford, un homme croyant en sa supériorité intellectuelle et refusant de reconnaître le travail de Katherine.
Le général Zod et ses sbires, Ursa et Non, tentent de voler un puissant cristal sur Krypton. Ayant échoué dans leur tentative, ils sont jugés par Jor-El qui les condamne à être emprisonnés dans la Zone Fantôme.
Sur Terre, dans un futur proche, l’ingénieur et astronaute de la NASA Roy McBride s'occupe de la maintenance d'une antenne de 30 km de hauteur. Celle-ci est détruite lors d’une surcharge électrique venue de Neptune, qui cause des ravages également sur Terre.
Jim Hawkins est un jeune homme qui rêve d'aventure depuis tout petit. Un jour, un reptile humanoïde gravement blessé atterrit près de l'auberge de sa mère et lui remet un drôle d'objet en forme de sphère avant de mourir. Il est bientôt suivi par une horde de pirates et Jim, sa mère et le docteur Doppler, un client de l'auberge et ami de la famille, sont obligés de s'enfuir. L'auberge est détruite. Jim découvre alors que la sphère est en fait la carte du « Butin de mille univers » du plus célèbre pirate de tous les temps, le Capitaine Nathaniel Flint. Le docteur Doppler décide de monter une expédition pour retrouver cette planète. Arrive le jour du départ. Jim monte en tant que mousse sur le RLS Héritage du Capitaine Amélia; il doit assister le cuisinier, John Silver, un cyborg. Une relation paternelle va se créer entre ces deux personnages, Jim Hawkins comblant le manque affectif causé par l’abandon de son père. Mais Jim va bientôt s'apercevoir que celui-ci est à la tête d'une mutinerie pour récupérer le trésor.
Originaire de l'Ohio, Neil Armstrong est un ingénieur aérospatial de l'Université Purdue, officier pilote d'essai d'élite de l'aéronavale et de l'US Air Force américaine (notamment sur avion à réaction et avion fusée Grumman F9F Panther, McDonnell F-101 Voodoo, Boeing B-47 Stratojet, Douglas F5D Skylancer, Bell X-1, Boeing X-20 Dyna-Soar, Lockheed F-104 Starfighter, North American X-15...) lorsqu'il intègre le deuxième groupe d'astronautes de la NASA en 1962, alors âgé de trente-deux ans. En 1966, il commande la mission Gemini 8, au cours de laquelle il effectue le premier amarrage dans l'espace, avec un satellite-cible. Suite à un dysfonctionnement, il assure alors un retour sur Terre en catastrophe.
Le film est divisé en quatre actes distincts. Daniel Richter incarne l'Australopithecus afarensis qui découvre l'usage de l'outil après avoir touché le monolithe dans le premier acte qui se déroule « à l'aube de l'humanité » ; William Sylvester joue le docteur Heywood R. Floyd dans le second acte quand, en 2001, le même monolithe est découvert sur la Lune. Keir Dullea (Dr David Bowman) et Gary Lockwood (Frank Poole) apparaissent dans le troisième acte en tant qu'astronautes entreprenant un voyage vers Jupiter à bord du vaisseau Discovery One, suivant le signal émis par le monolithe lorsqu'il a été découvert sur la Lune. Douglas Rain est la voix de l'ordinateur de bord sentient HAL 9000, qui commande toutes les fonctions du vaisseau. Dans l'acte final, le film suit le périple de l'astronaute David Bowman « au-delà de l'infini ».
Nat et ses amis I.Q. et Scooter, trois petites mouches, sont en train de construire une petite fusée à proximité de Cap Canaveral où Apollo 11 se trouve déjà sur la rampe de lancement. Se souvenant des exploits aéronautiques de son grand-père, Nat aimerait se distinguer à son tour. Il persuade ses compagnons de s'introduire avec lui à bord de la fusée Saturn V en se dissimulant sous les casques des astronautes Neil Armstrong, Buzz Aldrin et Michael Collins.
Superman revient sur Terre et reprend sa place au sein du journal The Daily Planet sous le pseudonyme de Clark Kent. Mais Lex Luthor, toujours décidé à anéantir l'Homme d'Acier, décide de créer son propre super-héros et décide de voler quelques cheveux de Superman présentés dans un musée. Il crée alors Nuclear Man (l'Homme Nucléaire), un homme fait d'une matière que Superman ne peut combattre. Nuclear Man permettra ainsi à Lex Luthor de réaliser en toute liberté ses plans les plus criminels.
Le premier vol de la navette spatiale commerciale est en partance pour la Lune. Mais l'ordinateur de bord devient fou, ce qui oblige Ted Striker (Crochet en VF), un passager évadé d'un hôpital psychiatrique, à prendre seul le contrôle de la navette.
Après que la NASA ait officiellement mis fin au programme Apollo en 1974, une dernière mission sur la Lune aurait été effectuée. Le film, basé sur le tournage récupéré de l’équipage, raconte l’alunissage d’Apollo 18 et les raisons de sa dissimulation. Le capitaine Benjamin Anderson et le major Nathan Walker, ainsi que le lieutenant-colonel John Gray, ont été choisis pour le mener à bien en secret. Cependant, les causes qui ont conduit à l'échec et qui sont capturées dans la bande retrouvée n'ont jamais été rendues publiques par le gouvernement américain, car il s'agissait d'une preuve de contact pour la première fois avec des êtres extraterrestres, dont le ministère de la Défense (DOD) des États-Unis et le gouvernement de l'Union soviétique connaissaient déjà l’existence. Le film révèle ensuite le secret le mieux gardé de l’agence spatiale américaine et explique pourquoi aucune autre mission habitée n'a été envoyée vers la Lune. ll montre également que les astronautes ont trouvé les restes d’une mission soviétique qui avait la même finalité que la leur.