События фильма разворачиваются в дни, когда над Землей нависает надвигающаяся катастрофа. В первой части зрителю предстает Жюстин на её свадебном празднике: торжество не вызывает у неё радости, и её холодное отношение становится причиной непонимания со стороны близких и гостей. Во второй части повествование переключается на Клер, сестру Жюстин. Сначала она ухаживает за Жюстин, погруженной в клиническую депрессию, и вместе с тем тревожно относится к сообщениям о приближении таинственной планеты Меланхолия. Постепенно, по мере сближения планеты, роли героинь меняются: Жюстин, казавшаяся отстранённой, начинает выглядеть сильнее, а Клер — тревожно зависеть от неё. В отчаянии она вместе с сестрой и сыном готовится принять неизбежное. Фильм исследует, как надвигающаяся космическая угроза ставит под сомнение привычные связи и заставляет героинь пересмотреть ценности, доверие и любовь, показывая, как близость к концу мира может сплотить или разрушить семейные узлы.