Dans un futur proche, la société pratique un eugénisme génétique strict où le destin de chacun est déterminé dès la naissance selon son ADN. Vincent, un enfant conçu naturellement et jugé génétiquement imparfait, rêve depuis toujours de devenir astronaute et de s'envoler pour l'espace. Pour contourner les lois discriminatoires, il décide d'emprunter l'identité de Jérôme, un athlète d'élite devenu paraplégique après un accident. Vincent intègre alors le prestigieux programme spatial Gattaca sous une fausse identité génétique. Mais un meurtre au sein du complexe va déclencher une enquête policière qui menace de briser son rêve.