Kyle Pratt (Jodie Foster) es una mujer estadounidense que, tras la trágica pérdida de su esposo, decide regresar a su hogar junto a su hija de seis años. Sin embargo, durante el vuelo, la pequeña desaparece de manera inexplicable, y ninguno de los de la tripulación ni los pasajeros parece recordar haberla visto a bordo. A una altitud de 12.000 metros, Kyle se enfrenta a la más aterradora de sus pesadillas: su hija Julia ha desaparecido sin dejar rastro en el trayecto de Berlín a Nueva York. Aún con el dolor de la repentina muerte de su marido, Kyle luchará con todas sus fuerzas por demostrar su cordura tanto a la escéptica tripulación como a los pasajeros, enfrentándose también a la angustiante posibilidad de haber perdido la razón. Aunque tanto el capitán Rich (Sean Bean) como el oficial de policía Gene Carson (Sarsgaard) desearían creer en la angustiada viuda, todo parece apuntar a que su hija nunca abordó el avión. Desesperadamente sola, Kyle solo podrá apoyarse en sus convicciones para desentrañar este enigma.
