在万圣节前夜，杀人狂迈克尔·麦尔斯逃走了，开始前往伊利诺伊州的哈登菲尔德，这是他最原始的屠杀地。一直负责治疗迈克尔·麦尔斯的精神病专家兰比尔·萨坦博士，警长弗兰克·霍金斯在疯狂寻找迈克尔·麦尔斯的下落，后者继续着他的残杀，并无情地接近着上次屠杀中唯一的幸存者劳瑞。劳瑞死里逃生所带来的创伤与压力，使她在精神上伤痕累累并开始疑神疑鬼，这也导致女儿凯伦与她渐渐疏远。

随着战争阴云笼罩世界上空，各国紧锣密鼓抓紧军事竞赛。为了抢占先机，美国陆军中将莱斯利·格罗夫斯（马特·达蒙 饰）找到量子力学与核物理学领域的扛鼎人物 J·罗伯特·奥本海默（基里安·墨菲 饰），力荐其担任曼哈顿计划的首席科学家以及洛斯阿拉莫斯国家实验室的总负责人。经过两年争分夺秒的研发，硕大的蘑菇云终于在荒原的上空腾起，也宣告着绞肉机一般的二战即将落下帷幕。奥本海默犹如将火种带到人间的普罗米修斯，可是对人性的参悟和对未来的担忧迫使他走向与政府相悖的道路。更可悲的是，凡人钟情的物欲也将一世天才裹挟至炼狱之中，