La película se centra en la figura de J. Robert Oppenheimer, un físico teórico estadounidense conocido por su papel fundamental en el Proyecto Manhattan, el programa de investigación y desarrollo que llevó a la creación de la primera bomba atómica durante la Segunda Guerra Mundial.
Errol Morris presenta un retrato íntimo de Oppenheimer, explorando su vida personal y su carrera científica, así como las complejidades éticas y morales que rodearon su participación en el desarrollo de armas nucleares. La película examina las motivaciones, dilemas y consecuencias de las decisiones de Oppenheimer, así como su evolución como científico y su posterior desencanto con el uso de la energía atómica para fines bélicos.
A través de entrevistas, material de archivo y recreaciones, «Oppenheimer» ofrece una visión profunda de uno de los momentos cruciales de la historia científica y mundial, y ahonda en las reflexiones de un hombre clave en la creación de una de las tecnologías más impactantes y controvertidas del siglo XX.