La voce dell'attore Giancarlo Giannini accompagna lo spettatore negli ultimi tre anni della vita di Samantha Cristoforetti, la prima donna italiana nello spazio. Astronauta dell'Agenzia Spaziale Europea (ESA) e pilota dell'Aeronautica Militare, tra le donne europee Samantha detiene il primato di giorni consecutivi di permanenza nello spazio nell'ambito della seconda missione di più lunga durata dell'Agenzia Spaziale Italiana (ASI). L'avventura vissuta dalla protagonista e dal suo team è documentata nel dettaglio dal giornalista e autore di reportage Gianluca Cerasola. La macchina da presa segue le diverse fasi di preparazione della missione, l'inedito momento del lancio, l'arrivo nello spazio e il ritorno a casa di Samantha, mostrando anche aneddoti e curiosità della vita nello spazio. AstroSamantha svela al grande pubblico una versione inedita della donna che, grazie alla sua impresa, è diventata un simbolo di coraggio e determinazione ed è stata insignita dell'onorificenza di Cavaliere di Gran Croce.