我们头上的一片天空，高度超过100公里，将宇宙和地球分隔开来，亦为人类提供源源不绝的氧气，使地球适合人类居住。然而，我们对于大气层的了解仍然未够深入，许多问题仍有待解答──到底生物曝露于哪个高度之中就不能生存？什么类型的空气最容易造成雨水？这些问题驱使一群致力研究大气层的气象学家、飞行员和探险家，登上「云上实验室」飞行船，横越北美，途经佛罗里达州和墨西哥湾沿岸的沼泽、亚利桑那州大沙漠和加州海岸，对大气层进行研究和实验。 「云上实验室」飞行缓慢而稳定，保持在固定位置，让研究队观察天气现象的发展，并进行多项科学实验。研究队中的一名昆虫学家，更会仔细研究昆虫于高空中的生活，揭开生命与天气之间的关系，并解释飓风如何形成。气象学家更会解释云的形成，以及拥有多样性的生态系统和气候之间的关系。这些珍贵的实验结果可以大帮助人类预测自然灾害，提高农作物产量，保护野生动物，裨益不少。