Während seines Studiums an der renommierten Cambridge University in den 1960er Jahren, verliebt sich der brillante Naturwissenschaftler Stephen Hawking (Eddie Redmayne) in die Sprachenstudentin Jane Wilde (Felicity Jones). Einen herben Schicksalschlag erfährt der theoretische Physiker, im Alter von nur 21 Jahren, als bei ihm die degenerative Nervenkrankheit ALS diagnostiziert wird. Die Ärzte geben ihm nur noch etwa zwei Jahre zu leben.
Doch schiere Willenskraft und nicht zuletzt die Liebe Janes, die ihn nach dem niederschmetternden Befund nicht etwa verlässt, sondern seine Frau wird, helfen ihm, den immer größeren körperlichen Einschränkungen zu trotzen und schließlich mit seinen bahnbrechenden Forschungen in die Geschichte einzugehen.