A estadia de 12 meses do astronauta Scott Kelly na Estação Espacial Internacional para testar os limites humanos da viagem espacial e criar as fundações para uma missão tripulada a Marte. Apesar dos "confortos" tecnológicos da Estação Espacial Internacional, um ano no espaço é descrito como o auge do extremo, com riscos físicos muito elevados. "Um ano no Espaço (A Year in Space)" também segue o astronauta reformado Mark Kelly, o irmão gêmeo idêntico de Scott. Nos irmãos Kelly, a NASA tem um quase perfeito grupo de amostra para pesquisa biomédica. A NASA segue 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 comparado com o seu irmão gêmeo, Mark, na Terra.
O documentário conta a história sobre o que é preciso para passar um ano no espaço e aplicar, o que a NASA aprendeu com os irmãos Kelly, nas futuras viagens até Marte e além. O futuro imediato da exploração espacial humana está apoiado no comportamento de Kelly no seu ano no espaço. 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 de Scott no início da missão com o cosmonauta russo Mikhail Kornienko e a ciência e os enigmas da engenharia por trás da viagem espacial interplanetária.
