Le producteur gagnant d'un Oscar Brian Grazer (A Beautiful Mind, Apollo 13) fait équipe avec Jodie Foster, deux fois lauréate d'un Oscar (Silence of the Lambs, The Accused) dans le palpitant thriller psychologique Plan de Vol, réalisé par Robert Schwentke et écrit par Peter Dowling et Billy Ray.
À 40 000 pieds d'altitude à bord d'un avion 474 à la fine pointe de la technologie, Kyle Pratt (Foster) affronte le pire cauchemar qu'une mère puisse imaginer lorsque sa fille Julia, âgée de 6 ans, disparaît sans laisser de traces lors d'un vol entre Berlin et New York. Déjà dévastée émotionnellement par la mort subite de son mari, Kyle tente désespérément de prouver aux membres de l'équipage et aux passagers que son équilibre mental n'est pas affecté alors qu'en réalité elle se demande si elle ne perd pas la raison. Bien que ni le Capitaine Rich (Sean Bean), ni le contrôleur aérien Gene Carson (Peter Sarsgaard) ne veulent mettre en doute les allégation de la veuve, toutes les évidences indiquent que sa fille ne s'est jamais trouvée à bord, entraînant un climat de paranoïa et de suspicion de la part de l'équipage et des passagers. Désespérément seule, Kyle ne peut compter que sur ses propres ressources pour résoudre le mystère et secourir sa fille.