Jim, un rêveur surdoué de 11 ans, vit avec son père Graham, un astrophysicien s'apprêtant à voyager dans l'espace. Mais un événement va modifier les plans de ce dernier, de quoi provoquer chez Jim l'envie de lui succéder. Épaulé par Emma, une amie d'école, il va alors profiter d'un concours de jeunes scientifiques pour, en secret, construire une montgolfière.