Carl Sagan empieza el programa con una descripción del Universo y con su Nave de la Imaginación viajará desde las galaxias del universo observable al Grupo Local, la galaxia de Andrómeda, la Vía Láctea, la nebulosa de Orión, el sistema solar y finalmente a la Tierra. El cálculo de la circunferencia de la Tierra por Eratóstenes nos conducirá a la descripción de la antigua Biblioteca de Alejandría. Finalmente, veremos las eras de la Ciencia y el Calendario Cósmico.

El afamado astrofísico Neil deGrasse Tyson nos lleva a dar una vuelta por el Sistema Solar y el Universo conocido, estableciendo la dirección de la Tierra dentro del Supercúmulo de Virgo. También comparte la historia de la persona que abanderó una comprensión del lugar de la Tierra en el Universo, el italiano del renacimiento Giordano Bruno y su visión del universo como una expansión sin límites del espacio y del tiempo.
Después hace una exploración dentro del Calendario Cósmico, que empieza con el Big Bang, igual que en el primer episodio de la serie original. El episodio termina cuando deGrasse Tyson narra como conoció a su mentor Carl Sagan, quien presentó la primera serie de Cosmos.

Embárcate en un asombroso viaje a través de 100.000 años luz para ser testigo de los momentos clave en la historia de la Vía Láctea. Usando las técnicas más punteras, National Geographic ha construido el modelo más reciente en 3 dimensiones de nuestra galaxia. Navegaremos dentro del corazón de la Vía Láctea para cazar su agujero negro súper masivo central, veremos el nacimiento y muerte de las estrellas y volaremos sobre el plano de nuestra galaxia para comprender su verdadera forma y sobre sus brazos espirales para analizar las posibilidades de encontrar vida fuera de la Tierra

Carl Sagan enseña a unos niños en clase y les habla sobre las diferentes mitologías sobre las estrellas y la gradual revelación de su verdadera naturaleza. Habla detenidamente sobre los filósofos griegos que persiguieron el conocimiento científico y otros filósofos que favorecieron la esclavitud y el secretismo.

Solíamos pensar que la Tierra era el centro del Universos, pero ahora nosotros sabemos que no somos ni siquiera el centro de nuestra galaxia. Existen maravillas innumerables entre el perímetro y el agujero negro supermasivo situado en el centro de nuestra galaxia. Dentro de la Vía Láctea pueden encontrarse restos de estrellas viejas y moribundas que darán lugar al nacimiento de nuevas estrellas. En el centro, estrellas con supervelocidad son catapultadas fuera de la Vía Láctea a increibles velocidades. Embárcate en un viaje guiado de 100.000 años luz.