Exploraremos el cosmos a escalas microscópicas y atómicas con la Nave de la Imginación. Veremos los microorganismos que viven dentro de una gota de agua, hablaremos de cómo las plantas usan la fotosíntesis gracias a sus cloroplastos para convertir el agua y el dióxido de carbono en azúcares. Tyson explicará la naturaleza de las moléculas y los átomos y como están relacionados con la evolución de las especies, cómo los filósofos griegos Tales de Mileto y Demócrito de Abdera postularon que toda la materia estaba compuesta de átomos. Veremos la estructura básica atómica y la fusión nuclear y cómo se crean los neutrinos cuya existencia predijo Wolfgang Pauli y que son detectados por instalaciones como la de Super-Kamiokande. Los neutrinos generados por el Big Bang still aún pueblan el universo donde pueden ser detectados pero no más allá del "Muro del Infinito", todo lo que está más allá del universo observable.

La constelación de las Pléyades nos sirve como vehículo para explorar una serie de paradojas y descubrimientos importantes para la humanidad. Por ejemplo, la historia de las Hermanas del Sol, un grupo de astrónomas en la universidad de Harvard a principios del siglo XX, dirigidas por dos mujeres sordas, que estaban catalogando las estrellas. También la historia de la joven británica que se unió a ellas desafiando a los expertos mundiales en astronomía y como enseñó al mundo de que estaban hechas realmente las estrellas.

Tyson empieza explicando como el desarrollo de la escritura permitió la transferencia de información a través de la generaciones, como las historias de Gilgamesh, que incluían un relato de un diluvio universal. Después explica como el ADN guarda información para propagar la vida y las teorías sobre cómo se originó la vida en la Tierra, incluyendo la panspermia, la vida traida de otros planetas extrasolares y los mecanismos que podrían originar esta transferencia. También habla de que no sabemos la duración de las civilizaciones extraterrestres y enumera las amenazas que se ciernen sobre ellas y sobre nuestra propia civilización. Tyson concluye hablando de como la inteligencia humana debería permitirnos evitar tales desastres migrando más allá de la Tierra en el futuro.

Tyson describe el descubrimiento de los rayos cósmicos por Victor Hess mediante globos lanzados a gran altitud. Luego relata como el astrónomo suizo Fritz Zwicky, estudiando las supernovas, postuló que tenían en ellas su origen. Luego cuenta como Vera Rubin observó que la rotación de las estrella en las galaxias no seguían la velocidad esperada lo que le llevó a postular la existencia de la Materia Oscura. Posteriormente se descubrió la Energía Oscura para explicar la expansión acelerada del universo. Luego Tyson nos describe el viaje interesterlar de las dos sondas Voyager, que llevan un rótulo de oro que establece la posición de la tierra dentro del universo. Tyson concluye la serie enfatizando el mensaje de Carl Sagan de la condición humana en la inmensidad del Cosmos y exhorta a los espectadores a continuar explorando y descubriendo lo que el universo nos ofrece.

El profesor Brian Cox examina cómo en un universo hecho de estrellas, rocas y un espacio sin límites, nació una civilización. Después de bucear en una estación espacial sumergida llegará al gran valle del Rift en Etiopía donde se encotrará con los babuino gelada, unos parientes lejanos de los seres humanos. Investigaremos cómo nuestros ancestros una vez se extendieron por todo el continente africano pero al final dieron paso a la moderna humanidad, que se expandió por toda la Tierra