El antes saludable y activo joven Hawking recibe un estremecedor diagnóstico a los 21 años, al mismo tiempo que conoce y se enamora de la estudiante de Cambridge, Jane Wilde (Felicity Jones). Con Jane luchando incansablemente a su lado, Stephen se embarca en su más ambicioso trabajo científico, estudiando eso mismo de lo que ahora le queda muy poco: el tiempo. Juntos, desafían todas la probabilidades, logrando más de lo que nadie pudo haber soñado.