Главная героиня мультфильма «Зов космоса: Битва за Нептун» – пятнадцатилетняя выпускница Академии Роскосмоса имени Гагарина Алиса Федорова, которая отправляется в свой первый межпланетный рейс на корабле «Ломоносов». Командир экипажа – отец девушки, бывший боевой пилот Николай Федоров. Им поручено тайно перевезти в научную лабораторию на Нептуне уникальный квантовый чип, созданный ученым Андреем Громовым. Данная разработка способны приручить разрушительную энергию черной дыры и предоставить человечеству бесконечный энергоресурс, однако попадание технологии к врагам грозит уничтожением всей Солнечной системы. О секретной операции узнает могущественный противник из другой галактики, что превращает обычный перелет в опасную погоню через весь космос.