L’équipage du vaisseau Icarus II doit atteindre le Soleil qui se meurt pour y faire exploser une bombe nucléaire afin de le relancer et d’ainsi sauver la vie sur Terre. Alors que le voyage éprouve la santé mentale des personnages, ils reçoivent un signal du vaisseau Icarus I qu’ils pensaient perdu. Alors qu’ils l’abordent pour récupérer sa charge nucléaire, le commandant d’Icarus I, s’infiltre à leur insu dans leur vaisseau, décidé à saboter la mission, se prenant pour un envoyé de Dieu.

=> Sunshine est le premier film à envoyer une mission vers notre étoile qu’il simule grâce aux images numériques. Il s’inscrit dans le « nouveau sérieux », comme le désigne Michel Chion², qui s'éprend des films de science-fiction dans les années 2000.