À la veille de la découverte d'un double de la Terre, une tragédie se produit et les vies d'une jeune et brillante astrophysicienne et d'un talentueux compositeur se retrouvent irrémédiablement liées.
Dans Another Earth, Rhoda Williams (Brit Marling), une jeune femme brillante acceptée dans le programme d'astrophysique du MIT, aspire à explorer le cosmos. Un talentueux compositeur, John Burroughs (William Mapother), vient d'atteindre le sommet de sa profession et est sur le point d'avoir son deuxième enfant. À la veille de la découverte d'un double de la Terre, une tragédie se produit et les vies de ces deux inconnus se retrouvent irrémédiablement liées.