1963-ban a hírneves Cambridge-i Egyetemen Stephen Hawking, az ifjú kozmológus öles léptekkel halad a tudomány útján, és feltett szándéka, hogy talál egy egyszerű, meggyőző magyarázatot az univerzumra. Saját világa is kitárul, amikor fülig beleszeret egy bölcsész lányba, Jane Wilde-ba. Ám egy szerencsétlen baleset után ez az egészséges, aktív fiatalember 21 évesen megrázó diagnózissal kénytelen szembesülni: motoros neuronbetegség támadta meg végtagjait és képességeit, amely fokozatosan korlátozni fogja beszédében és mozgásában, és két éven belül bele fog halni.
A Cambridge-i egyetemre jár az Edward-korabeli Angliában Clive, a gazdag arisztokrata fiú és barátja, Maurice. A két ifjú egyre közelebb kerül egymáshoz, a barátságból szerelem lesz. Az iskola befejezése után azonban útjaik elválnak. Clive "megtér", és a politikai karrierje érdekében megtagadja homoszexuális szerelmét, és hamarosan megházasodik. Maurice viszont egy másik ifjú, Alec személyében találja meg az igazi szenvedélyes szerelmet. E.M. Forster önéletrajzi ihletésű regényéből. A könyv 1971-ig tiltott listán szerepelt.
Srinivasa Ramanujan szegényként nőtt fel Madrasban, Indiában. A 26 éves férfi rendkívül könnyen képes megoldani matematikai problémákat, olyanokat is, amik a kor nagy matematikusainak is kemény fejtörtést okoznának. Indiában viszont nem képes ezt a tehetségét kamatoztatni. Sir Francis Spring azonban meglátja benne a potenciált, ezért G. H. Hardy-hoz irányítja, aki a Cambridge egyetemen tanít. Ramanujan Angliába utazik, hogy valóra váltsa álmait...
Stephen Hawking, a világhírű fizikus-csillagász tudós ugyanannak a tanszéknek a vezetője Cambridge-ben, amely valamikor Sir Isaac Newtoné volt. Teljesítményét Einsteinnel veti össze a tudományos közvélemény. Hawking az Univerzum keletkezését és megszűnését, a fekete lyukakat, a teret, az időt, a téridőt kutatja. Tudományos nézeteit az e portréfilm címével azonos, óriási nemzetközi sikert elért könyvében is kifejtette. A filmben barátai, családjai, munkatársai elbeszéléséből bontakozik ki a tudós gondolkodásmódja és élettörténete.
A két megszállott futó, Harold (Ben Cross) és Eric (Ian Charleson) vérre menő küzdelmet vívnak egymással a győzelemért. Eric, az elszánt skót misszionárius Isten dicsőségéért fut, míg Harold a győzelmeivel akarja bebizonyítani jogos helyét a társadalomban. Ők ketten képviselik Angliát az 1924-es párizsi olimpián, s miután a futás mindkettőjük számára az életet jelenti, így küzdelmeik során hihetetlen indulatok és ellentétek feszülnek közöttük.
Nathan (Asa Butterfield) nem mindennapi fiú. Enyhén autista, ugyanakkor nagy örömét leli a matematikában, így gyakrabban fordul a számokhoz, mint az emberekhez. Ez csak fokozódik, amikor kiskorában egy autóbalesetben meghal az apja, s anyjával kettesben maradnak. Bár anyja, Julie (Sally Hawkings) mindent megtesz, hogy fia kedvére tegyen (kezdve az olyan furcsaságokkal, hogy Nathan csakis prímszámú ételt hajlandó fogyasztani, ráadásul mindennemű emberi érintéstől elhúzódik), nincs meg köztük az a harmónia, amely Nathan apjával megvolt. A dolgok akkor változnak meg, mikor Nathan órákat vesz egy megkeseredett, súlyos betegségben szenvedő férfitől, aki fiatal korában részt vett a nívós Matematikai Diákolimpián. Martin (Rafe Spall) segítségével Nathan bejut a brit csapatba, s Tajvanba utazik a versenyre, ahol nemcsak a szerelem nevű, matematikailag megoldhatatlan jelenséggel ismerkedik össze, hanem eddig még feldolgozatlan múltjával és érzelmeivel is kénytelen szembenézni…
Hector szálka az iskola konzervatív igazgatójának a szemében, a diákok viszont rajonganak érte. A munkásnegyedből származó tanítványait az Oxford és a Cambridge egyetem felvételijére készíti fel szokatlan módszerekkel, ami az elitnél is kicsapja a biztosítékot. A kérdés az, hogy a nevelés csupán eszköz a cél elérésére, vagy a személyiségfejlődés szempontjából fontos, milyen oktatóktól kapják a diákok az útravalót. Miközben Hectort az elbocsátás réme fenyegeti, a srácok elhatározzák, hogy megvalósítják álmaikat és igazolják kedvenc tanáruk módszereit.
1983-ban egy fiatal újságírónő Moszkvába érkezik, hogy interjút készítsen a nyugdíjas KGB ügynökkel, Guy Benett-tel. Visszatérünk a harmincas évek egyik elit, angolszász fiúiskolájába. A fiatal Guy rejtegeti homoszexuális hajlamait, közben titokban lázad a szigorú szabályok ellen. A fiú rokonlélekre talál a marxista Tommyban. Az iskolában botrány tör ki: Guyt rajtakapják egy másik fiúval, aki végül nem bírja a gúnyolódást és öngyilkos lesz. Ekkor Guy úgy dönt, nem fogja tovább titkolni igazi énjét.
Egy szerpentines úton ébred fel Nathan (Hugo Dillon), aki örül, hogy túlélt egy balesetet. Nem sokkal később Daniel (Arben Bajraktaraj) is felbukkan a közelben, és csakhamar tudatosítják, hogy mégsem voltak olyan szerencsések: mindketten meghaltak. Váratlanul két kapu is megjelenik az út két oldalán: a fájdalomsikolyok, hörgések és sírások azonban csak Nathan fülét ütik meg, míg Danielt gyönyörű dallam szólongatja.