Под рождественским небом: Главная героиня, Кат, является уважаемым астрофизиком, которая готовится к своей первой космической миссии. Однако неожиданное происшествие ставит под угрозу её мечту о полете в космос. В период вынужденного отпуска, осознавая, что её амбиции могут не осуществиться, она решает заняться волонтерством в местном планетарии. Здесь ей предстоит работать в команде с Дэвидом, строгим и педантичным коллегой, с которым она должна подготовить выставку, открытие которой запланировано накануне Рождества. В процессе совместной работы между ними возникают неожиданные чувства, и зрители могут наблюдать, как их отношения развиваются на фоне волшебной атмосферы праздника. Сможет ли судьба свести их вместе в это особенное время года?