斯塔尼斯拉夫·乌拉姆是波兰犹太裔美国数学家，发明了蒙特·卡罗方法、泰勒-乌拉姆构型，对核动力航天器研究亦有贡献。第二次世界大战期间，正在哈佛大学教书的乌拉姆，应“现代计算机之父”约翰·冯·诺依曼的邀请，加入了美国研制核武器对抗纳粹的“曼哈顿计划”。进入新墨西哥州秘密基地后，乌拉姆的“科学家的良知”使他陷于多重焦虑之中，常与家人、同事和领导发生矛盾。波兰亲人的去世，广岛长崎核爆造成的大量平民的死亡，更让乌拉姆深切地怀疑核武器的现实意义。二战结束三年后，乌拉姆领命继续氢弹的研制工作，并发明了氢弹引爆的关键方法。然而，好友诺伊曼却因核辐射得了癌症…… 本片改编自乌拉姆的同名自传（中文版译名《一位数学家的经历》），如实展现了乌拉姆参与核武器研制期间的人生轨迹及心路历程。