Résumé détaillé (pour ce film ce n'est pas du luxe !)

Dans un futur proche, la Terre est de moins en moins accueillante pour l'humanité qui connaît une grave crise alimentaire. Une humanité tellement résignée sur son destin que les écoles enseignent désormais que les missions Apollo n'eurent pas lieu et ne servirent qu'à pousser l'URSS à se ruiner en projets concurrents. Cooper, un ancien pilote de la NASA, est devenu agriculteur pour subvenir aux besoins de la population et vit dans sa ferme avec sa famille. Sa fille Murphy, âgée de dix ans, croit que leur maison est hantée par un fantôme qui tente de communiquer avec elle. C'est alors qu'ils découvrent que ce « fantôme » est en réalité une forme inconnue d'intelligence qui finit par leur envoyer un message codé au moyen d'ondes gravitationnelles qui altèrent la poussière sur le sol. Ils finissent par comprendre que ce message est écrit en langage binaire, et qu'il leur indique les coordonnées géographiques d'un lieu où ils décident de se rendre.

Cooper se rend sur place et y découvre une installation secrète de la NASA, qui, malgré les démentis du gouvernement, existe toujours. L'équipe de scientifiques qui y est présente, dirigée par le professeur John Brand, lui apprend qu'ils ont découvert un trou de ver à proximité de Saturne, formé 48 ans auparavant. Un trou de ver de cette taille et durant aussi longtemps étant scientifiquement impossible, du moins naturellement, ils en concluent qu'il a forcément été créé par une forme d'intelligence, des « êtres », probablement les mêmes que ceux qui ont indiqué les coordonnées de l'installation à Cooper. Ceci dans le but, selon eux, de sauver l'humanité de l'extinction, la génération de la fille de Cooper étant la dernière qui survivra sur Terre selon Brand. Car en effet, Brand finit par apprendre à Cooper ce que la NASA fait dans cette installation : ils cherchent à sauver l'humanité en lui faisant quitter la Terre pour aller sur une autre planète qui, elle, serait habitable, ce que la Terre n'est plus. Cependant, aucune planète de ce type n'existant dans le système solaire, ce trou de ver serait la solution, car il permet d'atteindre relativement rapidement, sans voyages intersidéraux pouvant durer des millénaires, de nouvelles planètes dans une autre galaxie.

Cooper, dont on pense que ce sont ces « êtres » qui l'ont envoyé ici, est par conséquent recruté pour piloter l’Endurance, un vaisseau spatial expérimental, dont la mission sera de retrouver les explorateurs des missions Lazare, une série de capsules habitées envoyées à travers le trou de ver pour étudier une douzaine de planètes, afin de vérifier si elles pouvaient être potentiellement habitables par l'homme. Ces missions ont renvoyé des données intéressantes sur trois planètes : celles explorées par les astronautes Miller, Mann et Edmunds, qui sont toutes situées dans le même système planétaire. Cependant, il faut également trouver un moyen de procéder à une évacuation générale de la Terre. Et c'est ce à quoi travaille le professeur Brand, qui, après avoir découvert grâce à ce trou de ver et aux multiples anomalies gravitationnelles ayant eu lieu ces 48 dernières années que manipuler la gravitation était possible, est actuellement en train d'essayer de résoudre une équation qui permettrait cette fois-ci à l'homme de manipuler la gravitation lui-même. Ainsi, ils pourraient faire voyager sans problème toute l'humanité dans des complexes qu'ils sont en train de construire vers l'une de ces planètes si toutefois elles s'avèrent être colonisables. Brand évoque alors deux scénarios de colonisation possibles : le plan A, qui consiste en la résolution de cette équation et donc en une évacuation générale de la Terre vers l'une de ces planètes, ou le Plan B, qui résulterait de l'échec de Brand à résoudre cette équation, et qui consiste en une colonisation s'appuyant sur le développement in vitro de 900 kilos d'ovules humains fécondés et congelés ; ce second plan ne sauvant alors pas la population de la Terre, mais offrant tout de même une seconde chance à l'espèce humaine. Cependant, le professeur Brand est confiant dans la possibilité de résoudre cette équation durant leur voyage.

Cooper accepte alors ce voyage au delà du trou de ver, ce qui brise le cœur de sa fille, car nul ne sait s'ils pourront revenir un jour ni quand ils pourront revenir. Murphy lui dit alors, pour le convaincre de rester, que le fantôme a envoyé ce message : « reste ». Cooper décide de partir tout de même, mais lui jure de revenir. Le départ est programmé et Cooper décolle avec un équipage formé d'Amélia Brand, la fille du professeur, de Romilly et de Doyle accompagnés des robots CASE et TARS pour un vol spatial de deux ans afin de rejoindre le trou de ver, avant de le traverser et d'aborder les trois planètes pressenties. Après deux ans de cryogénisation, ils finissent par arriver, et le traversent sans perdre de temps. La traversée du trou de ver leur fait apparaître d'étranges phénomènes. Amélia voit à l'intérieur même de leur vaisseau une déformation d'espace-temps, elle tend le bras vers celle-ci et décrit la sensation d'avoir serré la main des « êtres ».

La première planète visitée, Miller, s'avère plus proche qu'ils ne le pensaient de Gargantua, un trou noir situé dans ce système. Son influence gravitationnelle y provoque alors un écoulement du temps plus lent que sur la Terre (une heure y représente sept années terrestres). Cet étirement du temps sur cette planète s'explique par le fait que l'espace-temps s'étire près d'un corps très massif. À leur arrivée, ils s'aperçoivent qu'il s'agit d'une planète océan. Cependant, ils ne trouvent aucune trace du module de l'astronaute Miller, et se rendent compte que des vagues de 1200 km de haut se rapprochent d'eux. Doyle meurt emporté par l'une de ces vagues, après qu'Amélia a essayé de récupérer les données de Miller, dont ils avaient finalement retrouvé la carcasse du module, qui avait dû être détruit par une vague, probablement à peine quelques heures avant leur arrivée, à cause de la distorsion temporelle. La vague ayant frappé leur vaisseau, mais heureusement sans le détruire, ils sont condamnés à rester bloqués sur cette planète le temps que les moteurs redeviennent opérationnels. Ceci fait, en revenant au vaisseau-mère tout en esquivant de justesse une nouvelle vague, Cooper et Amélia découvrent que l'astronaute qu'ils avaient laissé là, Romilly, les attend depuis plus de 23 ans.

L'équipage hésite entre la planète explorée par Mann, qui envoie toujours des signaux, et celle d'Edmunds, dont les données envoyées avaient semblé plus intéressantes mais qui n'émet plus. Amélia, amoureuse d'Edmunds, veut aller sur sa planète et tente de convaincre Cooper et Romilly en développant une théorie sur l'amour transcendant le temps et l'espace. Cependant Cooper et Romilly sont sceptiques et l'Endurance fait cap sur la planète de Mann.

En arrivant sur cette planète, ils découvrent qu'il s'agit d'un monde glacé. Les astronautes y découvrent le professeur Mann, toujours en vie dans son caisson d'hibernation. Une fois réveillé, il leur dit que sa planète possède une surface (car actuellement ils se trouvent sur un nuage glacé) à partir de laquelle l'ammoniac, rendant l'endroit où ils sont invivable, se dissout, et où donc la vie est possible. Pendant ce temps, sur Terre, où il s'est écoulé plus de 23 ans, Murphy, sur les traces de son père, a rejoint l'équipe du professeur Brand. Elle l'aide alors dans son travail sur l'équation, qui n'a toujours pas été résolue. Mais Brand, bien plus vieux désormais, est en train de mourir, et avoue alors à Murphy qu'il sait depuis longtemps que cette équation ne peut être résolue, du moins pas avec les données dont ils disposent. Il lui faudrait des données quantiques issues de la singularité d'un trou noir. En raison de cette impasse, il reconnaît n'avoir imaginé le plan d'évacuation globale uniquement pour motiver tous ceux qui participent à ce projet, alors qu'en réalité, c'est le plan de secours, la colonisation automatique par embryons congelés, qui est le plan de base. Après cette confession, le professeur Brand meurt.

Murphy envoie alors un message à l'Endurance, révélant alors à tous les membres de l'équipage la supercherie. Cooper, furieux, décide de rentrer immédiatement, Romilly lui propose alors une option : lors de son voyage retour, il pourrait, en effectuant une manœuvre bien précise, tenter d'envoyer TARS au travers de l'horizon des évènements de Gargantua, ceci étant possible car Gargantua s'avère être une singularité douce. Ceci dans le but de récupérer des données quantiques sur la singularité de ce trou noir, et donc permettre aux scientifiques sur Terre d'enfin résoudre l'équation de la gravitation. C'est alors qu'ils découvrent que Mann a en réalité faussé les données qu'ils ont reçues pour les attirer, espérant ainsi être secouru, car en réalité sa planète n'est absolument pas vivable, il n'y a pas de surface. Il tente de tuer Cooper, provoque la mort de Romilly et s'enfuit en direction du vaisseau-mère placé en orbite autour de la planète, dans le but de rentrer sur Terre. Cooper et Amélia réussissent cependant à sauver l’Endurance après que Mann a voulu forcer le système d'arrimage du vaisseau sur la station orbitale, ce qui l'a tué sur le coup tout en endommageant une partie de ce dernier qui a failli s'écraser sur la planète. Cependant, le vaisseau est désormais attiré vers Gargantua.

N'ayant plus assez de carburant pour rentrer à cause des dommages causés par Mann, Cooper et Amélia se résignent à rejoindre la troisième planète, « Edmunds », dans le but d'effectuer le Plan B. Pour ce faire, ils vont se servir de la force d'attraction du trou noir pour provoquer un effet catapulte autour et gagner suffisamment de vitesse pour rejoindre la planète. Il leur faudra coupler la puissance de tous leurs moteurs et larguer une de leurs navettes pilotée par TARS, dans le but de lâcher du lest et permettre d'échapper à l'attraction de Gargantua. Mais au moment de leur manœuvre, et après avoir largué TARS, Cooper détache la navette dans laquelle il se trouvait sans prévenir Amélia, lui révélant qu'il lui avait menti lorsqu'il disait qu'il suffirait de larguer TARS pour échapper à l'attraction du trou noir. En réalité, il leur fallait en lâcher davantage, et il a donc décidé de se sacrifier.

Cooper pénètre alors le trou noir, son vaisseau se fait détruire, il se voit donc dans l'obligation de s'éjecter. Puis il se retrouve dans un espace étrange, une nouvelle dimension qui a la forme d'une sorte de tesseract géant. À travers les parois de ce tesseract, il voit la chambre de sa fille, avec à l'intérieur Murphy en train de pleurer. Il comprend qu'il peut communiquer avec elle à travers les fibres de la paroi. Il voit le Cooper de l'époque, alors qu'il entrait dans la chambre de sa fille au moment où il lui annonçait son intention de faire ce voyage spatial. Il tente alors de s'envoyer à lui-même un message pour se dissuader de faire ce voyage qui le prive à jamais de revoir sa fille. Il transmet en morse le mot « reste » (stay en anglais). Mais cela ne fonctionne pas, de la même manière que ça n'avait pas fonctionné pour lui.

Cooper comprend qu'il était le fantôme de sa fille depuis le début. Et que ce tesseract lui permet de communiquer avec cette chambre à l'époque qu'il désire (ayant une infinité de chambres à sa disposition, mais ayant une temporalité différente à chaque fois) au travers de la gravitation, la seule force pouvant traverser le temps et l'espace selon Amélia. Arrivant à communiquer par la radio avec TARS, qui lui aussi a été lâché dans le trou noir, il décide alors de s'envoyer les coordonnées du centre de la NASA en binaire, afin que la branche du temps qu'il a vécue, nécessaire au sauvetage de l'humanité, se réalise : il se rendra sur le lieu indiqué par les coordonnées, découvrira le centre spatial de la NASA, deviendra le pilote de l'Endurance et reviendra dans cet endroit pour recommencer afin d'envoyer le message le plus important : il transmet ainsi à sa fille, devenue une brillante physicienne chercheuse au centre de la NASA du professeur Brand, les informations quantiques du trou noir recueillies par TARS, sous la forme d'onde gravitationnelle en un code morse se déplaçant de façon irrégulière sur l'aiguille de la montre qu'il lui avait laissée avant de partir. Ces données vont permettre à sa fille, bien plus tard, de résoudre les équations menant à la maîtrise de la force de gravitation et ainsi de rendre réalisable le plan d'évacuation de l'ensemble des Terriens. « Pendant ce temps », sur Terre, Murphy identifie le message en morse sur cette montre et parvient à résoudre l'équation.

Ceci fait, le tesseract semble se replier progressivement, et le robot TARS en conclut que les êtres du bulk sont en train de le refermer. Cooper pense que ces êtres sont en fait les humains du futur qui les ont emmenés là ; l'espèce humaine étant devenue une civilisation plus avancée a placé le trou de ver près de Saturne et le tesseract dans l'autre galaxie, à une époque passée pour eux, celle où la civilisation humaine se mourait sur Terre, dans le but de sauver l'humanité et donc d'assurer leur propre existence par une boucle temporelle.

Cooper est relâché du tesseract, glisse dans le bulk du trou de ver et dans une autre interaction avec le passé, il serre la main d'Amélia dans le vaisseau au moment où celui-ci entrait dans le trou de ver. Il se retrouve ensuite flottant dans l'espace, près de Saturne. Des dizaines d'années se sont écoulées sur Terre pendant qu'il effectuait sa mission. Il est récupéré et emmené dans un cylindre O'Neill^[5], nommé station Cooper (en hommage à sa fille et non à lui-même), qui sont ce que Brand cherchait à faire voler grâce à la gravitation des années auparavant. À son réveil à bord de cette station orbitale, il apprend que sa fille, bien que très âgée, est encore en vie : il lui rend une dernière visite sur son lit de mort, avant de voler une navette de la NASA pour repartir à travers le trou de ver et rejoindre Amélia sur la planète Edmunds, celle qui se trouve être colonisable. Le Docteur Amélia Brand, ignorant le succès de Cooper, met en place le plan B sur la planète du Docteur Edmunds. Elle enterre son ancien amour, Edmunds, mort depuis plusieurs années, puis elle rejoint un campement et enlève son casque : l'air de cette planète est respirable pour les humains.