《太空先鋒》根據湯姆沃夫的經典暢銷書改編，走進美國太空計畫早期，一睹美國第一批宇航員——水星計畫七人組的精彩故事。在1959年的冷戰巔峰期，蘇聯在太空競賽中占了主導地位，美國擔心自己的國家正逐漸走向衰敗。新組建的美國太空總署的艱巨任務是將一個美國人送入太空，其工程師估計需要數十年才能完成這一壯舉，但他們只有兩年時間。該計畫被稱為“水星計畫”，僅從少數軍方最優秀的飛機師中招募並培訓了七名宇航員。宇航員人選宣佈幾天之後，水星計畫七人組立刻聲名大噪，在成就壯舉之前就被塑造成了英雄。在許多人質疑美國的輝煌時代是否已過去的時候，《太空先鋒》講述了普通人如何實現非凡成就的故事，將歷史成就娓娓道來，也與現今社會息息相關。本劇集喚起了那個非凡時代的奇跡，當我們第一次走出自己唯一的家園，冒險進入廣闊的未知天地時，整個自由世界都共同期待著充滿希望的全新地平線。
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在飛行的前夜，露易絲得知了薛柏在蒂華納的出軌事件。楚迪看著戈度在電視上開女性宇航員的玩笑。格倫等待著世界最終得知他不會成為第一個進入太空的人的屈辱時刻。當薛柏和格倫面臨著天氣延遲、婚姻不和以及大批記者的壓力又不得不同處一室，二人之間的緊張關係一觸即發。
1959年，蘇聯在太空競賽中處於領先狀態。為了與之比拼，美國組建了美國太空總署並招募了美國最優秀的試飛機師成為水星計劃宇航員。入選的試飛機師包括金童約翰格倫，莽撞的阿蘭薛柏以及戈度庫柏，後者破裂的婚姻可能會使他無法躋身這個項目。
出現神秘的眩暈症狀後，薛柏向迪奧哈拉求助。於此同時，可哥海灘已經從鬼城變成了一個派對永不停息的地方。戈度發現自己被另一個女人誘惑。格倫通過參加一個當地教會的聚會尋求庇護，連他都面臨著誘惑。宇航員的家人抵達佛羅里達，觀看阿特萊斯火箭的首次試射。
甘迺迪派出一個科學委員會前往卡納維拉角，評估太空項目是否可信。格倫因同伴投票的結果而感到憤怒，向政客發信抱怨薛柏在品德上不適合當進入太空的第一人。但是內部權力鬥爭和持懷疑態度的總統很快就被來自蘇聯的新聞震懾，這是對水星計畫的致命一擊。
薛柏完成了戲劇性的太空旅行之後，感到索然無味和不安。他聽從格倫的建議，以感激妻子和孩子的心來壓制自己的抱負。儘管薛柏的婚姻依然堅挺，戈度和楚迪的婚姻可能永遠都無法恢復了。與此同時，當甘迺迪向美國太空總署公開發出挑戰，要求其送一個宇航員登上月球時，格倫又再次激起了打敗薛柏的欲望。
媒體突然開始報導宇航員的家庭生活。薛柏和戈度在鎂光燈下變得萎靡不振，而格倫則與《生活》雜誌達成協議，讓他們獨家專訪所有七名宇航員，以換取數額大到讓生活徹底改變的報酬。當宇航員抵達佛羅里達開始工作時，連薛柏都意識到了他們掌控著巨大的權力。
在試射過程中火箭失靈後，水星計畫七人組回家歡度聖誕。由於父母的到來恰逢露易絲收養她的侄女，薛柏的假期氣氛十分緊張。戈度的前情婦將自己硬生生擠回他的生活中，危及了他與楚迪的關係。格倫試圖贏得一位冉冉升起的政治新星兼總統候選人甘迺迪的青睞。
楚迪與潔莉柯布見面，並受邀加入第一批全女性宇航員編隊。水星計畫七人組被派往聖迭戈進行做作的表達熱情的活動，但有記者抓拍到薛柏與另一名女子在一起，使旅程徹底改變。格倫幫助薛柏阻止了該事件被報導，但他的道德說教導致他與其他宇航員出現了矛盾，這將直接影響誰將第一個進入太空的選擇。
