Baseado no livro Spaceman of Bohemia, de Jaroslav Kalfar, e dirigido por Johan Renck, O Astronauta é uma odisseia intergaláctica de amor, ambição e autodescoberta. O astronauta Jakub Procházka (Adam Sandler) aceita embarcar em uma missão solitária nos confins do sistema solar. E sob o solo de Júpiter, ele sente falta de sua esposa grávida, Lenka (Carey Mulligan), que está na Terra, a milhões de quilômetros de distância. No entanto, desiludida com a distância do marido, e frustrada por ele sempre escolher missões longas, em vez da vida ao lado da família, Lenka decide se separar. Enquanto isso, Jakub é visitado por Hanus, um alienígena parecido com uma aranha (Paul Dano), que invade a espaçonave, e, mesmo inicialmente assustado, o astronauta e o alienígena começam a se comunicar e desenvolver uma amizade improvável. Após Jakub perceber que seu casamento com Lenka pode não estar intacto quando retornar à Terra, é este novo amigo alienígena quem ajudará o solitário Jakub a entender o que há de errado em sua vida, antes que seja tarde demais.