Num futuro próximo, em que a Terra está quase a tornar-se inabitável, Rick Janssen (Sam Worthington), um antigo piloto da Força Aérea, é selecionado para participar numa experiência militar com o intuito de criar um humano capaz de sobreviver às condições agrestes da lua de Saturno, Titã. Rick parte acompanhado pela sua mulher, Dra. Abigail Janssen (Taylor Schilling), e o seu filho Lucas, para uma ilha no meio do Atlântico onde fará fazer parte do programa secreto.
A família Janssen, no entanto, vai descobrir que nem tudo é o que parece. O director do programa, o Professor Martin Collingwood (Tom Wilkinson), poderá estar a usá-los para um propósito muito diferente, na sua tentativa de colonizar Titã e expandir os horizontes da experiência humana.

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