'Bajo el mismo cielo' se centra en el personaje de Carlos Martínez, un mexicano indocumentado que vive en la ciudad de Los Ángeles. Es un hombre honrado y trabajador que tiene el temor constante de ser deportado y perder a sus dos hijos: Luis y Rodrigo.

Su gran sueño ha sido darles una mejor vida, pero su anhelo se ve frustrado cuando su hijo mayor, Rodrigo, desaparece sin dejar rastro y se une a una pandilla. Mientras, Carlos procurará proteger y alejar a Luis de las peligrosas redes que azotan la ciudad, pero, en su desesperado intento por cuidarlo, conocerá a Adela, una pandillera que le robará el corazón.