雷宇（王一博饰）等优秀飞行员经过严苛选拔正式成为试飞员，他们在队长张挺（胡军饰）的带领下，参与到了最新型战机的试飞。高空之上，发动机骤停甚至失火，飞机失去控制……他们一次次与死神过招，只为获取最极限的数据。随着战机交付日期的临近，任务难度逐渐升级，他们能否凯旋……

王一博、于适等青年演员，不仅在开拍前花了大量时间阅读了解试飞员资料，开拍后在片场也同真实试飞员进行了大量交流。在拍摄三自由度旋转测试的一场戏时，为了满足不同机位的拍摄需求，王一博和于适旋转了数十遍，拍摄结束后强忍晕眩的他们，稍事休息便马上投入到接下去的拍摄中 [5]  。王一博拍摄测试战机装备戏份时，因车轮打滑意外翻车，在车内连续翻滚数圈，现场看起来惊心动魄。从车中踉跄爬出来后，王一博迅速调整状态坚持拍摄，相当敬业。卜钰在和真实试飞员接触过后，他发现这些人并不是自己从前认为的那么严肃，很多人都非常幽默。所以卜钰在台词中加入一些幽默元素，希望能更多元展示试飞员的风貌 [43]  。为了更好地展示试飞员的精神面貌，演员们提前健身塑形，做了大量训练

演刘晓世有一位试飞员挚友，这位朋友后来在一次试飞任务中不幸牺牲了，每每思念这位友人时，刘晓世都希望和他一样为社会做出贡献。刘晓世希望让更多人知道试飞员这样一个群体，让更多观众在大银幕感受到祖国航空事业的崛起发展，驱使他开启了三年筹备之路。

影片的第一稿剧本在2019年出炉，导演刘晓世和编剧桂冠花费三年多时间反复修改、打磨，有编号的剧本有四十多稿，不带编号的剧本有一两百稿。刘晓世因工作原因拍过很多飞机，也积累了一些失败经验和教训，他不想在这部电影里重犯错误，因此花了近一年时间进行前期技术的探索。刘晓世希望在拍摄技术上有跨越和提升，因此运用了虚拟拍摄，用编程的方式来控制背景的影像跟机械装置的联动。剧组提前一年半时间进行制作准备，每一场空中戏都准备了多种拍摄方案 [50]  。

在影片筹备初期，主创团队采访了数百名飞行员、试飞员、科学家和工程师，编剧桂冠和导演刘晓世将他们的事迹融入剧本创作。演员们也做了充足的准备功课，开拍前阅读导演准备的“资料包”、参与航空及试飞讲座，并在拍摄期间前往试飞员公墓祭奠。剧组也特别邀请了经验丰富的试飞员现场指导演员表演，他们不只告诉演员飞某一个动作要经历哪些流程，更将他们飞这个科目时的感受传递给演员，以使得演员的肢体动作和表情更加贴近真实.