Sarah Loreau (Eva Green) wurde ausgewählt, mit dem US-Amerikaner Mike Shannon (Matt Dillon) und dem Russen Anton Ocheivsky (Aleksey Fateev) eine einjährige Mission anzutreten, die die Erforschung des Mars einleiten soll. Nach einer Trainingszeit im Europäischen Astronautenzentrum in Köln geht es weiter zum Ausbildungsstützpunkt in Star City bei Moskau, ehe die Crew nach Baikonur in Kasachstan zum Startplatz der Rakete reisen wird. Ihre kleine Tochter Stella (Zélie Boulant) muss Sarah in Darmstadt bei ihrem Ex-Partner Thomas (Lars Eidinger), einem deutschen Astrophysiker, zurücklassen. Die Psychologin Wendy Hauer (Sandra Hüller) soll Mutter und Tochter dabei helfen, sich auf die vorübergehende Trennung einzustellen.

"In ihrer dritten abendfüllenden Regiearbeit nach Augustine (2012) und Der Bodyguard – Sein letzter Auftrag (2015) beweist Winocour abermals, dass sie ein Gespür für emotionale Spannung besitzt. Die Filmemacherin, die unter anderem auch als Co-Autorin von Deniz Gamze Ergüvens feinsinnigem Drama Mustang (2015) auf sich aufmerksam machen konnte, zeichnet in ihrem gemeinsam mit Jean-Stéphane Bron entwickelten Drehbuch eine komplexe Protagonistin, die sowohl ihre beruflichen Träume zu verfolgen versucht als auch eine fürsorgliche Mutter sein will." (Andreas Köhnemann auf kino-zeit.de)

"Wer aufgrund der Verortung in der nahen Zukunft ein spektakuläres Space-Spektakel und Sci-Fi-Abenteuer vom Schlage eines „Gravity“ oder „Ad Astra“ erwartet, wird von „Proxima“ garantiert enttäuscht werden. Action (erst recht im Weltall) gibt es nicht." (filmstarts.de)