エディ･レッドメインが著名な科学者スティーヴン･ホーキング博士を演じ、称賛を浴びた。かつては若く健康で活動的だったスティーヴン。21歳の時、彼はケンブリッジ大学の学生であるジェーン･ワイルド（フェリシティ･ジョーンズ）と出会い恋に落ちるが、時を同じくして余命宣告を受ける。ジェーンの献身的な支えを受け、スティーヴンは意欲的に研究に打ち込む。その内容は彼にとってまさに貴重なもの、時間についてだった。２人は力を合わせて絶望的な状況に立ち向かい、誰にも想像できなかった偉業を成し遂げる。