《忒修斯的船》由三个看似互无关联的独立故事组成。　　第一段，一个盲人少女摄影师，在盲人状态时成功举办了个人影展而出名，却在移植角膜恢复视力后找不到摄影的灵感。　　第二段，抵制动物实验的僧人，因为肝硬化而面临肝移植或者死亡的选择——而移植手术本身正是基于他所反对的动物实验。　　第三段，原本只关心钱的青年，在自己做完肾脏移植手术后无意中知道了医院和社会上存在的肾脏交易，以及一些“偷肾”的行为。而他也因为这个意外的发现而开始了很多无关金钱的社会活动。　　而在本片结尾处，第三个故事的主人公受邀参加了一个特殊的影片放映会——参加者都是接受过器官移植的病人，而且他们的器官来自同一个捐献者。于是我们看到了，前两个故事里接受角膜移植的女孩和肝脏移植的僧人也出现在这里。他们共同看的片子，是捐献者本人生前拍摄的一段岩洞探险视频，深邃的岩洞，却如浩瀚的宇宙般神秘壮丽……

21世纪末，人类的科技水平已高度发达，克隆人技术和宇宙航行早已实现，不再是梦想。与此同时，许多科学家仍孜孜不倦追索着人类起源的秘密与真相。通过对许多古老文明的考察与对比，科学家伊丽莎白·肖（NoomiRapace饰）和查理·赫洛维（LoganMarshall-Green饰）发现，人类可能是来自一个遥远星系的外星人创造的。在Weyland公司资助下，他们乘坐维克丝（查理兹·塞隆CharlizeTheron饰）所掌管的宇宙飞船普罗米修斯号前往那颗未知的星球。　　经过对当地的考察，地球人的设想成功得到印证。可是他们贸然探查“神的秘密”的行为，也将自己引入万劫不复的深渊……

伊丽莎白（蒂凡妮·谢皮斯TiffanyShepis饰）是一名优秀的生物学家，受到沃尔顿博士（艾德·劳特EdLauter饰）的邀请，伊丽莎白加入了一个名为“普罗米修斯”的研究小组中，该小组致力于研发一种能够治疗绝症的干细胞再生血清。伊丽莎白的母亲患上了不治之症命不久矣，伊丽莎白卖力的研究着血清，希望有朝一日能够使用在自己的母亲身上。　　这是一个秘密的研究小组，他们的研究计划是绝对不能外泄的。为了防止有人泄密，伊丽莎白和其他的研究人员们被送往了一个完全封闭的实验室里。随着时间的推移，当组员们开始试图在人类的尸体上进行人体实验时，整个实验室都陷入了疯狂之中。