影片改编自著名科幻作家阿西莫夫的同名小说,故事发生在一场虚构的冷战冲突中，一位苏联科学家研发了一项能够将物质缩小数千倍的科技，这颗若隐若现的"小石子"，有可能彻底改变全球军事平衡，面对这项革命性的发现，苏联政府采取了强硬措施，而科学家为了保护自己的发明，选择了逃往美国。
这场逃亡并非一帆风顺,在追捕他的过程中，一位苏联间谍对科学家发动了残酷的攻击，科学家在逃亡过程中遭受重伤，生命垂危，就在这时，一位名叫格雷的美国科学家率领四位杰出的医生队伍挺身而出。
他们驾驶着一艘微型潜艇,执行着前所未有的任务，为了救活这位科学家，他们必须将潜艇缩小到细胞尺寸，通过一针注射进入科学家的血液系统，这项微缩技术存在严重的局限性：一旦超过一个小时的时间限制，潜艇就会被还原成原来的大小，科学家也会面临被胀破的危险。
在这场惊心动魄的旅程中,潜艇队伍必须跨越无数惊险关卡，他们需要穿越静脉，绕过心脏禁区，克服缺氧危机，经历重重生死危机，最终到达目标——患者的脑部，这里，微型潜艇用激光武器，成功消灭了阻碍生命的血液凝块。
他们还要对付一场突如其来的危机：一名苏联间谍误入了潜艇，在一场惊心动魄的格斗中，这个间谍被体内的白细胞吞噬，化为一堆普通的细胞，这场惊险的生死较量，让人不禁揣摩生命的神奇与不可知。
随着时间所限,他们必须在最后一刻完成任务，潜艇以惊人的速度穿梭于科学家体内的血管系统，最终从一个微小的泪滴中辐射出，这个令人震撼的故事，在银幕上为观众呈现了人体世界的无穷奥秘。
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