В сороковые годы прошлого столетия американский физик-теоретик Дж. Роберт Оппенгеймер (Киллиан Мёрфи) возглавил проект по производству атомной бомбы. Её планировали применить против нацисткой Германии, но не успели.

И тогда президент США Гарри Трумен (Гари Олдман) принял решение сбросить бомбы на японские города Хиросима и Нагасаки.

Фильм рассказывает историю Оппенгеймера, как он учился, как формировал команду, которая изготовила в конце-концов бомбу, как проводили испытания. При этом, конечно, затрагивается и личная жизнь Роберта, его симпатии к коммунизму, и повествует о его женщинах, Джин Татлок (Флоренс Пью) и Китти (Эмили Блант), на которой он и женился. После успешного испытания, а потом и применения бомбы Оппенгеймер стал популярным, но вскоре на закрытых слушаниях его обвинили во всех грехах и запретили работать, что стало для Роберта сильным ударом. И лишь гораздо позже ему была вручена награда.

В начале 1940-х годов в США были разработаны физические принципы осуществления ядерного взрыва (т.н. «Манхэттенский проект»).

«Манхэттенский проект» (англ. Manhattan Project) — это кодовое название программы США по разработке ядерного оружия, осуществление которой началось 17 сентября 1942 года. Перед этим исследования велись в «Урановом комитете» (S-1 Uranium Committee, с 1939 года). В проекте принимали участие учёные из Соединённых Штатов Америки, Великобритании, Германии и Канады. В рамках проекта были созданы три атомные бомбы: плутониевая «Тринити» (взорвана при первом ядерном испытании), урановый «Малыш» (сброшена на Хиросиму 6 августа 1945 года) и плутониевый «Толстяк» (сброшена на Нагасаки 9 августа 1945 года).