Amíg édesapjuk (Tim Robbins) dolgozik, nővérük (Kristen Stewart) vigyáz a hatéves Dannyre (Jonah Bobo) és a tízéves Walterre (Josh Hutcherson), akik tipikus testvérek: vagy egymás idegeire mennek, vagy halálra unják magukat otthon.
Veszekedés közben Walter kergetni kezdi Dannyt, aki bátyja elöl menekülve egy ételliftben talál menedéket. Walter, bár megtalálja öccsét, bosszúból leereszti sötét és ijesztő pincéjükbe, ahol Danny egy öreg, elhasznált táblás játékra bukkan, és el is kezd vele játszani.
Danny rögtön látja, hogy nem mindennapi játékot talált. Az űrhajója magától mozog, és amint egy játékmezőn landol, egy kártya ugrik elő a következő szöveggel: "Meteoreső, végezz pályamódosítást!". De ebben a pillanatban a házra forró, olvadt meteorok kezdenek potyogni.
Amikor Danny és Walter kikukucskálnak a tető egyik hasadékán, a legnagyobb megdöbbenésükre látják, hogy a legsötétebb űrben repülnek.
De nincsenek egyedül.
Elkezdődik a csodálatos, néha félelmetes, fordulatokkal teli kaland. Danny és Walter hamar rájönnek, hogy ha nem fejezik be a játékot, örökre foglyai maradnak a sötét, határtalan világűrnek. Minden lépésben más és más akadállyal találják szemben magukat. Hol véletlenül mély fagyálomba taszítják nővérüket, Lisát, hol megzavarodott robot elől menekülnek, máskor kiszabadítanak egy bajba jutott űrhajóst (Dax Shepard), később megküzdenek gyíkszerű, húsevő lényekkel, a zorgonokkal.
Az űrhajós segítségével Danny és Walter félre tudják tenni kicsinyes ellentéteiket, és össze tudnak fogni, hogy együtt győzzék le az előttük sorakozó akadályokat, és befejezve a játékot, végre hazajussanak.
Minden addigi fáradozásuk hiábavalónak tűnik, mikor a legnagyobb kihívással találják magukat szemben: meg kell küzdeniük a fekete bolygó, a Zathura erős gravitációs vonzásával, amely a semmibe rántja őket.