De slimme Jim is 11 jaar en woont bij zijn papa, een astronaut die binnenkort de ruimte in gaat. Tijdens een wedstrijd voor jonge wetenschappers krijgt hij zijn mysterieuze klasgenote Emma toegewezen als partner. Jim trekt zijn stoute schoenen aan en overtuigt haar om in het geheim een echte luchtballon te bouwen. Maar dan komt hij erachter dat zijn vader tegen hem heeft gelogen en zijn ruimtemissie heeft opgegeven. Jim besluit om aan zijn vader te bewijzen dat je niet zomaar je dromen laat varen. Samen met Emma doet hij er alles aan om zijn doel te bereiken in een waanzinnig avontuur dat hen steeds dichter bij elkaar brengt.