飞机翱翔在40000英尺的高空，凯勒·普拉特（朱迪·福斯特 饰）和女儿朱莉亚正从柏林启程返回纽约的家中。凯勒还沉浸在丈夫意外离世的悲痛中，面对年幼的朱莉亚关于爸爸去向的问题，她只能努力压抑自己的情绪。然而，噩梦才刚刚开始。长途飞行让凯勒疲惫不堪，她迷迷糊糊睡着后，一觉醒来却发现朱莉亚在午夜时分离奇失踪。这突如其来的变故如晴天霹雳，心力交瘁的凯勒几近疯狂，飞机上的乘务人员也乱作一团，全力寻找凭空消失的6岁朱莉亚。但即便动用所有力量、搜遍整个机舱，朱莉亚依旧不见踪影。更让凯勒难以接受的是，机上几百名乘客都异口同声地表示从未见过小女孩登机。所有证据都指向同一个结论：朱莉亚根本没登上这架设备豪华的飞机！坚强的凯勒在接连打击下几近崩溃，但她坚信女儿就在飞机上，不顾众人劝告，执着地在机舱的每个角落搜寻女儿下落。随着时间流逝，凯勒的神情和执着感染了机上的每一位乘客，大家开始怀疑、猜忌、窃窃私语，同时，机长里奇（西恩·宾 饰）和空乘员马歇尔（彼得·萨斯加德 饰）也对凯勒的行为和言语产生了怀疑。不久后，更惊人的消息传来：朱莉亚已于六天前死亡！究竟是凯勒思女心切、神志不清，还是有人为了不可告人的目的制造假象呢？