En tiempos de guerra, el brillante físico estadounidense Julius Robert Oppenheimer (Cillian Murphy), al frente del «Proyecto Manhattan», lidera los ensayos nucleares para construir la bomba atómica para su país. Impactado por su poder destructivo, Oppenheimer se cuestiona las consecuencias morales de su creación. Desde entonces y el resto de su vida, se opondría firmemente al uso de armas nucleares.