ג'יי רוברט אופנהיימר (קיליאן מרפי) הוא מדען מבריק שנקלע לסיטואציה מורכבת ודרמטית כשהוא עומד בראש פרויקט פיתוח פצצת האטום במהלך מלחמת העולם השנייה. אופנהיימר, שידוע בתרומתו המדעית העצומה, מתמודד עם דילמה מוסרית קשה: מצד אחד הוא מבין את המשמעות ההרסנית של הפצצה שהוא מפתח, ומצד שני מאמין שהפיתוח שלה חיוני כדי לסיים את המלחמה ולמנוע אסון גדול יותר. לצד הלחצים המדיניים והצבאיים, אופנהיימר מתמודד גם עם תהיות פנימיות על האחריות המוסרית של המדען כלפי האנושות.
במהלך הסרט אנו רואים כיצד אופנהיימר מתמודד עם ההשלכות החמורות של עבודתו, כאשר הוא מבין שהפצצה שיצר עלולה להביא להרס עולמי, אך באותו זמן היא עשויה להציל חיים רבים על ידי קיצור המלחמה. דמותו של לואיס סטרוס (רוברט דאוני ג'וניור) מגלמת את הקונפליקט בין הפוליטיקה לבין המדע, בעוד שקיטי אופנהיימר (אמילי בלאנט) מהווה עבורו מקור תמיכה רגשי מורכב. הדינמיקה בין הדמויות מציגה את המתח בין המחויבות המדעית לבין ההשלכות האנושיות והחברתיות של הפיתוח הטכנולוגי. הסיפור מתמקד גם בשאלות של אחריות אישית, מוסרית וחברתית, כשהמדען נאלץ לנווט בין הרצון לקדם את המדע לבין ההשלכות הקטלניות שעלולות לנבוע מפיתוחו. אופנהיימר ניצב בפני סיכון עצום – הוא מוכן לסכן את העולם כולו כדי להציל אותו, והמאבק הפנימי הזה מלווה אותו לאורך כל הדרך. הסרט מציג את המסע המורכב של ג'יי רוברט אופנהיימר, מדען שהפך לסמל של המתח בין יצירתיות מדעית להשפעות הרות גורל על עתיד האנושות.
