Mit 21 Jahren erhält der begnadete Student Stephen Hawking (Eddie Redmayne), der an der renommierten Cambridge Universität studiert, die niederschmetternde Diagnose von der degenerativen Nervenkrankheit ALS. Der behandelnde Arzt gibt ihm noch gut zwei Jahre zu leben. Doch durch die Liebe zu der Studentin Jane Wilde (Felicity Jones) schöpft er wieder Mut. Die Krankheit schreitet unaufhaltsam voran, dennoch fasst er wieder Mut und setzt seine bahnbrechende Arbeit auf den Gebieten der Kosmologie, der allgemeinen Relativitätstheorie und der Physik der schwarzen Löcher.
