Ad Astra, also zu den Sternen, soll Roy McBride reisen - konkreter: zum Planeten Neptun. Auf einer Weltraummission dorthin ist nämlich sein Vater vor 20 Jahren spurlos verschwunden, als er sich auf den Weg machte, um Anzeichen außerirdischer Lebewesen zu untersuchen.
Nun begibt sich der leicht autistische McBride, der mittlerweile selbst als Ingenieur für die NASA arbeitet, ebenfalls auf eine Reise durch das Sonnensystem. Er will die nie gelöste Frage aufklären, was damals geschah und warum die Mission seines Vaters scheiterte. Zugleich gilt es, ein Mysterium zu lösen, das das Überleben auf der Erde bedroht. Doch durch die Aufdeckung von gewissen Geheimnissen könnte zugleich der Platz des Menschen im Kosmos in Frage gestellt werden.