Abordando cientificamente as teorias religiosas sobre o fim do mundo, Danny Boyle coloca a acção deste filme num futuro bastante próximo, daqui a 50 anos, no qual a humanidade seria confrontada com a morte eminente da fonte de vida de todo planeta, o Sol. Perante essa situação, a sobrevivência da humanidade repousa no sucesso de uma missão espacial, a Icarus II, cujo objectivo seria despoletar uma bomba bastante elaborada no coração do sol, reacendendo assim a estrela moribunda. Tudo corre de acordo com o previsto, até receberam uma mensagem da tripulação Icarus I, a missão que desaparecera no espaço há 7 anos atrás depois de partir da terra com o mesmo objectivo.

Mais que um mero desenrolar de acções passado no espaço, Sunshine levanta questões do foro psicológico e espiritual, não só sobre a reacção da humanidade ao ver-se diante do seu extermínio eminente, mas também sobre o efeito que uma viagem como estas teria sobre o ser humano.