Im 21. Jahrhundert lokalisiert eine Gruppe von Wissenschaftlern unter der Leitung von Jason Webb einen erdgleichen Planeten, der sich im gleichen Abstand zur Sonne wie die Erde bewegt. Dieser bislang unbekannte Planet befindet sich genau auf der anderen Seite der Sonne. Zusammen mit der NASA bereitet Webb eine Mission zu dem neuen Planeten vor.

Der erfahrene US-Astronaut Glenn Ross und der britische Astrophysiker John Kane sollen sich auf die Reise machen und den Planeten erkunden. Für den Flug werden ihre Körperfunktionen verlangsamt. Nach drei Wochen Flug wird der Planet erreicht. Kane und Ross werden aus ihrem „Raumschlaf“ geholt. Sie gehen an Bord einer Landekapsel, mit der sie zur Oberfläche vorstoßen sollen. In der Atmosphäre gerät die Kapsel jedoch außer Kontrolle und stürzt ab. Kane und Ross können sich aus dem brennenden Wrack befreien. Eine Gestalt in einem Raumanzug bringt sie zu einem schwebenden Schiff.

Als sie zu einer Raumstation gebracht werden, glauben die beiden, dass sie irgendwie zur Erde zurückgekehrt sind. Kane erliegt dort jedoch seinen Verletzungen, die er sich bei der Bruchlandung zugezogen hat. Ross sieht sich schweren Vorwürfen von Seiten der Offiziellen ausgesetzt. Man lastet ihm das Scheitern der Erkundungsmission an. Ross weist die Anschuldigungen zurück mit der Begründung, Kane und er haben den neuen Planeten erreicht, könne aber nicht erklären, wie sie wieder zurückgekommen seien.

Mit der Zeit wird Ross jedoch klar, dass er sich auf dem neuen Planeten befindet. Sein Appartement ist genau spiegelverkehrt eingerichtet. Auch Dokumente und Zeitungen sind in Spiegelschrift geschrieben. Seine Frau Sharon und seine Kollegen glauben ihm jedoch nicht und halten ihn für verrückt. Doch Ross kann Webb von seiner Theorie überzeugen. Röntgenaufnahmen zeigen, dass seine inneren Organe ebenso spiegelverkehrt im Körper liegen. Ross ist der Ansicht, dass sich alles zur gleichen Zeit abspielt, dass also der Ross, der von dem neuen Planeten aus gestartet ist, nun die gleichen Probleme auf der Erde hat, wie er jetzt hier.

Ross soll mit einem zur Erde zurückkehren. Ein Shuttle soll ihn zu seinem noch im Orbit befindlichen Mutterschiff bringen. Schwierigkeiten entstehen, als die Wissenschaftler befürchten, dass sich die elektrischen Pole ebenso spiegelverkehrt verhalten, wie alles andere. Doch man wagt das Risiko und baut den Shuttle, der den Namen „Doppelgänger“ erhält. Ross startet und dockt an sein Mutterschiff an. Die Befürchtung der Wissenschaftler über die spiegelverkehrte Polarität bewahrheitet sich. Ross verliert den Funkkontakt zur Kontrollstation, sein Shuttle trudelt in die Atmosphäre. Da der Shuttle mit einem automatischen Landesystem ausgerüstet ist, kann Ross den Shuttle nicht mehr kontrollieren. Der Shuttle stürzt ab und vernichtet die gesamte Anlage. Ross und alle anderen, mit Ausnahme von Webb, werden getötet. Da auch alle Dokumente dabei vernichtet werden, wird Webb später kein Glaube geschenkt.

In der letzten Szene sieht man einen gealterten Jason Webb in einem Sanatorium. Sein verwirrter Geist gaukelt ihm ständig die alten Geschehnisse vor. Als er in einem Fenster sein Spiegelbild sieht, versucht er es zu berühren. Dabei bricht er durch das Fenster und stürzt in die Tiefe.