داستان فیلم سیاه چاله درباره گروهی از فضانوردان است که در طی یک ماموریت اکتشافی در اعماق فضا با پدیده‌ای ناشناخته و عظیم روبرو می‌شوند: یک سیاه چاله غول‌پیکر. با نزدیک شدن به این پدیده کیهانی، سفینه‌شان دچار نقص فنی شده و آن‌ها در معرض خطر کشیده شدن به درون افق رویداد قرار می‌گیرند. اعضای تیم باید با تمام دانش و امکانات محدود خود برای بقا و فرار از جاذبه‌ی بی‌رحم سیاه چاله مبارزه کنند. در این میان، آن‌ها با اسرار گیتی، محدودیت‌های علم بشری و ترس‌های درونی خود مواجه می‌شوند. فیلم به کاوش در باب مفاهیم فضا-زمان، ماهیت واقعیت و تلاش انسان برای درک ناشناخته‌ها در مواجهه با یکی از قدرتمندترین و مرموزترین پدیده‌های جهان هستی می‌پردازد.
