Sarah es una astronauta francesa que se entrena en la Agencia Espacial Europea en Colonia. Es la única mujer dentro del exigente programa. Vive sola con Stella, su hija de siete años. Sarah se siente culpable por no poder pasar más tiempo con la niña. Su amor es abrumador, inquietante. Cuando Sarah es elegida para formar parte de la tripulación de una misión espacial de un año de duración llamada Proxima, se produce el caos en la relación entre madre e hija.
Tras dirigir los cortometrajes Kitchen (2004), que compitió en la sección de cortos del Festival de Cannes, Magic Paris (2006) y Piña Colada (2009), Alice Winocour (París, 1976) afrontó en 2012 su primer largometraje, Augustine, presentado en la Semaine de la Critique de Cannes y nominado en Francia a dos premios César. Dirigió a continuación el thriller Maryland (Disorder: El protector, 2015), con el que regresó a Cannes, esta vez a la sección Un Certain Regard. Proxima es su tercer largometraje.