El film gira en torno a la vida de Stephen Hawking (Eddie Redmayne), el importante teórico y divulgador científico que cambió la historia de la ciencia y la tecnología moderna para siempre. La película se centrará en la relación que mantuvo el británico con Jane Wilde (Felicity Jones), su primera mujer, una estudiante de arte de la que se enamoró mientras estudiaban en Cambridge en los años sesenta y con quien contrajo matrimonio después de que le diagnosticaran una enfermedad por la que no le quedaban más de dos años de vida.