A estadia de 12 meses do astronauta Scott Kelly na Estação Espacial Internacional está a testar os limites humanos da viagem espacial e a criar fundações para uma missão tripulada a Marte. Apesar dos "confortos" tecnológicos da Estação Espacial Internacional, um ano no espaço tem sido descrito com o epítomo de extremo, com riscos físicos extraordinários. A Year in Space também segue o astronauta reformado Mark Kelly, o gémeo indêntico de Scott. Nos irmãos Kelly, a NASA tem um quase perfeito grupo de amostra para pesquisa biomédica. A NASA tem seguido as alterações físicas e emocionais de Scott e as suas funções biológicas, até ao nível molecular enquanto se encontra em órbita. A agência pretende identificar precisamente quais as alterações que Scott sofreu como resultado dos seus 12 meses no espaço, quando comparando com o seu irmão gémeo, Mark, na Terra. O filme conta a história sobre o que é preciso para passar um ano no espaço e depois, usando o que a NASA aprendeu com os irmãos Kelly, o que significa para a humanidade enquanto se viaja até Marte e mais além. O futuro imediato da exploração espacial humana está assente no comportamento de Kelly no seu ano no espaço. Para a NASA, para Scott Kelly e a sua família, para a tentadora perspectiva de uma viagem tripulada até Marte durante o nosso tempo de vida, as espectativas para esta expedição não podem ser mais elevadas. O documentário também mostra o contexto histórico da missão, incluindo a história da exploração espacial, os antecedentes políticos da relação entre a Rússia e os E.U.A., a relação do compatriota de Scott no início da missão é o astronauta russo Mikhail Korniyenkand e a ciência e os enigmas da engenharia por trás da viagem espacial interplanetária.