Im Los Alamos National Laboratory in New Mexico entwickelt der Physiker Julius Robert Oppenheimer (Cillian Murphy) zusammen mit seinem Team unter der Aufsicht von Lt. Leslie Groves (Matt Damon) eine Nuklearwaffe. Doch als die tödliche Waffe in Hiroshima und Nagasaki eingesetzt wird, plagen ihn tiefe Zweifel und Schuldgefühle. Als Oppenheimer sich vehement gegen ein Wettrüsten…