史蒂芬·霍金（埃迪·雷德梅恩飾）與簡·王爾德（菲麗希緹·瓊斯飾）在劍橋大學舞會上相識，兩人因對文學與科學的共同熱愛迅速相戀?；艚鸫_診肌萎縮性側索硬化癥（ALS）后，簡不顧家人反對與其結婚，并育有三個子女。在病情加速惡化、霍金逐漸失去行動與語言能力的過程中，簡始終承擔起照料家庭的重任，同時協助霍金完成劍橋大學應用數學與理論物理系的研究工作。隨著霍金在學術領域取得突破性成就（包括奇點定理與黑洞輻射理論），兩人因長期照顧壓力、宗教信仰差異及情感疏離產生不可調和的矛盾。最終，霍金與護理員伊萊恩·梅森組建新家庭，簡則與合唱團指揮喬納森·瓊斯結為連理。影片通過真實事件展現了這對特殊伴侶在疾病與榮耀夾縫中的情感變遷，以及個體生命對宇宙真理的永恒追尋。