NASAの探査船パロミノ号は、巨大なブラックホールに遭遇します。そして、そのブラックホールのすぐ近くは、ブラックホールに吸い込まれずに漂う宇宙船USSシグナス号がありました。シグナス号は、20年前に行方不明になった人類最大の宇宙船でした。パロミノ号は、ブラックホールに吸い込まれそうになりながら、なんとかシグナス号とのドッキングに成功します。パロミノ号のクルーは、ホランド船長、パイザー中尉、科学者のデュラント博士、ケイト・マックレイ博士、ジャーナリストのハリー・ブース、そしてロボットのV.I.N.CENT（ビンセント）。彼らは、シグナス号に乘りこみます。
彼らは、シグナス号ただ一人の生存者ラインハート博士とロボットたち、そしてラインハート博士の命令通り宇宙船を操作するヒューマノイドたちに迎えられます。ラインハート博士のそばには常にガード・ロボットのMAXIMILIAN（マクシミリアン）がいます。
ラインハート博士は、宇宙最大の謎ブラックホールに突入し、その謎を解明しようとしていました。ブラックホールの引力遮断システムは、完成していて、これによってシグナス号は、ブラックホールの間近にいながら、ブラックホールに吸い込まれずに漂うことができているのでした。乗組員の消えたシグナス号の中で、20年前に起きたシグナス号の秘密を探ろうとするホランド船長らパロミノ号のクルーたち。彼らは、黒いマントをはおるヒューマノイドたちが、死んだ仲間をブラックホールに打ち出す宇宙葬をしている光景を目撃します。そして、シグナス号の倉庫で発見された壊れかけのロボット、B.O.B.（オールドボブ）から語られる20年前に起こった恐ろしい出来事。ブラックホール解明に取りつかれたラインハート博士は、乗船していたケイト・マックレイ博士の父を殺害、乗組員をヒューマノイドに改造し、シグナス号を支配したのでした。
秘密を知られたラインハート博士は、マクシミリアンに命令し、パロミノ号のクルーたち殺害を命じます。同時に始めるシグナス号のブラックホール突入。シグナス号から脱出しようとするパロミノ号のクルーたちとシグナス号のロボットたちの戦いが始まります。やがて、シグナス号は、大隕石群に遭遇。隕石によって破壊され始めるシグナス号。ホランド船長らは、小型脱出船奪取に成功し、ブラックホール突破を試みます。砕け散るシグナス号からブラックホールに向けて飛び出していく小型脱出船。ホランド船長らは、宇宙最大の謎ブラックホールの中を目撃することになります。