Năm 1926, Robert Oppenheimer là một sinh viên xuất sắc tại phòng thí nghiệm Cavendish ở Đại học Cambridge, nhưng lại cảm thấy nhớ nhà và gặp khó khăn trong việc học tập dưới con mắt của vị giáo sư Patrick Blackett, điều này đã khiến ông trầm cảm rất nhiều. Oppenheimer có ý định hãm hại giáo sư của mình bằng việc tẩm độc quả táo cho thầy ăn, nhưng Niels Bohr đã vô tình nhìn thấy trái táo đó và Oppenheimer kịp thời ngăn không cho ông ta ăn. Bohr đã khuyên Oppenheimer nên sang Đức học ngành vật lý lý thuyết để phát triển tài năng thiêm bẩm của ông. Sau khi hoàn thành bằng tiến sĩ về vật lý tại Đại học Göttingen ở Đức, ông trở về Mỹ do không có những nghiên cứu về vật lý lượng tử. Với mong muốn mở rộng những nghiên cứu của mình, ông bắt đầu giảng dạy tại Đại học California, Berkeley, đồng thời dành thời gian làm việc cho Viện Công nghệ California. Trên đường đi, ông gặp những nhân vật quan trọng làm thay đổi vận mệnh của ông, bao gồm Jean Tatlock – một nhà tâm thần học kiêm nhà báo của Đảng Cộng sản – người mà ông có một mối quan hệ tình cảm đầy phức tạp và sóng gió; Ernest Lawrence – nhà khoa học đoạt giải Nobel vào năm 1939 – người nhấn mạnh tầm quan trọng của các ứng dụng thực tế; và Katherine "Kitty" Oppenheimer – một nhà sinh học kiêm đảng viên của Đảng Cộng sản – người mà sau này ông kết hôn.

Năm 1939, Leo Szilard và Albert Einstein đã viết một bức điện khẩn cấp cho Tổng thống Franklin D. Roosevelt về mức độ nguy hiểm của bom nguyên tử, và cảnh báo rằng chính phủ cần phải có những giải pháp ngăn chặn điều đó. Đến năm 1942, Leslie Groves – một Thiếu tướng trực thuộc Công binh Lục quân Hoa Kỳ – đã gặp gỡ Oppenheimer và đề nghị ông tham gia vào việc phát triển bom nguyên tử, nhưng Oppenheimer chỉ chịu tham gia sau khi cam kết với họ rằng ông không có thiện cảm với chủ nghĩa cộng sản. Oppenheimer tập hợp một nhóm các nhà khoa học để làm nên dự án Manhattan, theo đó họ cùng nhau nghiên cứu, phát triển và chế tạo ra bom nguyên tử tại phòng thí nghiệm Quốc gia Los Alamos, New Mexico, nhằm mục đích sử dụng nó như một phương tiện để cứu thế giới bất chấp những lo ngại về hậu quả toàn cầu mà nó mang lại. Hơn nữa, sự nguy hiểm của Đức Quốc xã và cách đối xử tàn bạo của chúng đối với người Do Thái đã thúc đẩy ông làm điều này. Trong lúc phát triển dự án, ông và Albert Einstein đã thảo luận về khả năng quả bom nguyên tử gây ra phản ứng dây chuyền có thể dẫn đến hậu quả thảm khốc và tệ hơn là có khả năng tạo ra ngày tận thế.[9] Oppenheimer thậm chí còn biết được một điệp viên Liên Xô có thể đã tiết lộ thông tin tình báo của dự án cho Nga.

Năm 1944, Tatlock được tìm thấy đã chết do tự sát, điều này đã khiến cho Oppenheimer cảm thấy rất đau lòng. Khi quân Đức Quốc xã bị thua trận trong Thế chiến thứ hai, một số nhà khoa học trong dự án đều tỏ ra lo lắng rằng liệu họ có nên tiếp tục chế tạo quả bom nguyên tử hay không. Mặc dù vậy, dự án vẫn tiếp tục và vụ thử hạt nhân Trinity được thực hiện vào năm 1945 với kết quả thành công tốt đẹp trước khi hội nghị Potsdam diễn ra. Khi Thế chiến thứ hai đang dần đi đến hồi kết, Tổng thống Harry S. Truman đã đưa ra quyết định thả bom nguyên tử xuống hai thành phố Hiroshima và Nagasaki của Nhật Bản. Chứng kiến sự tàn phá to lớn và thiệt hại nặng nề về người và của do những vụ đánh bom này gây ra, Oppenheimer gặp Truman tại văn phòng và cầu xin ông ngưng phát triển những vũ khí hạt nhân, nhưng Truman coi những thái độ thẳng thắn và dứt khoát của Oppenheimer là điểm yếu của ông. Hơn nữa, Truman bắt Oppenheimer phải chịu mọi trách nhiệm về việc sử dụng bom nguyên tử, điều này khiến Oppenheimer cực kì đau khổ.

Sau chiến tranh, Oppenheimer trở thành người lên tiếng ủng hộ chống lại sự phát triển các vũ khí hạt nhân nhằm chạy đua vũ trang, đặc biệt là việc Edward Teller chế tạo ra bom hydro. Nào ngờ, lập trường của ông vô tình lại trở thành một chi tiết gây tranh cãi trong bầu không khí căng thẳng của Chiến tranh Lạnh với Liên Xô. Nhiều quan chức chính phủ cũng bắt đầu cảm thấy nghi ngờ về Oppenheimer do ông có mối quan hệ với những người thuộc cánh tả và Jean Tatlock – người đã có liên hệ với những đảng viên của Đảng Cộng sản. Lewis Strauss – một doanh nhân quyền lực với quan điểm kiên quyết chống cộng và có ác cảm từ trước với Oppenheimer – đã nắm bắt cơ hội để khai thác rõ hơn về những cáo buộc này, nhằm loại bỏ ông ra khỏi ảnh hưởng chính trị. Kết quả, chính phủ đã mở một phiên điều trần an ninh và Oppenheimer không những bị một số đồng nghiệp phản bội, mà còn bị tước quyền miễn trừ an ninh, dẫn đến ông không còn có sức ảnh hưởng trong các vấn đề năng lượng nguyên tử và an ninh quốc gia. Tuy nhiên, trong phiên điều trần của Thượng viện để giúp Strauss giành được vị trí Bộ trưởng Thương mại, hành động của Strauss đã bị vạch trần khi David Hill – một nhà báo và là cựu kỹ thuật viên của phòng thí nghiệm luyện kim tại Đại học Chicago – đã làm chứng nhằm chống lại Strauss. Theo đó, ông đã chỉ ra sự bất mãn cá nhân của Strauss đối với Oppenheimer và có những chính sách chống lại Oppenheimer. Cuối cùng, Strauss không những làm tổn hại đến danh tiếng của mình, mà ông còn bị Thượng viện cũng như John F. Kennedy bác bỏ vị trí đó.[N 2]

Năm 1963, Oppenheimer được Tổng thống Lyndon B. Johnson trao giải Enrico Fermi nhằm phục hồi uy tín chính trị cho ông. Cuộc trò chuyện trước đó của ông với Einstein được tiết lộ không phải là về việc chỉ trích Strauss, mà là về những tác động sâu rộng của vũ khí hạt nhân và gánh nặng tri thức nặng nề mà chúng mang theo. Dù cho vụ thử hạt nhân Trinity đã thành công, nhưng Oppenheimer vẫn tự hỏi rằng liệu nhân loại có thực sự bắt đầu thực hiện một phản ứng dây chuyền của các sự kiện có thể kết thúc thế giới hay không, và ông hình dung nó khi bị phá hủy bằng những sáng tạo của mình.