È il 1962 e Jane e Stephen frequentano l'università inglese di Cambridge. Lei è una ragazza vivace che palpita per i versi dei poeti spagnoli, lui un promettente studente di cosmologia, sempre perso nei suoi pensieri, alla ricerca di una spiegazione semplice e unica dell'universo. Eccentrico e bizzarro, così lo definisce Jane quando lo conosce. E le piace molto. Le loro vite scorrono separate, fino a che qualcosa non le avvicina indissolubilmente. Stephen ha solo ventun anni, l'età in cui l'immortalità è ancora l'unica ipotesi contemplata, quando riceve una diagnosi sconvolgente: una malattia degenerativa che gli lascia solo due anni di vita. È allora, con il destino alle calcagna, che i due si innamorano perdutamente e decidono di sposarsi. Con Jane al fianco, Stephen combatte instancabilmente contro la malattia e intanto si butta a capofitto a studiare ciò che a lui più manca: il tempo. Grazie all'amore e alla caparbietà, i due giovani strappano giorni all'eternità, uno dopo l'altro. Mentre il corpo di Stephen è imprigionato in limiti sempre più stringenti, la sua mente continua a espandersi, fino a forzare le frontiere della fisica. Insieme, si spingono più lontano di quanto avrebbero mai potuto immaginare. Forse, la formula che tiene insieme l'universo ha un solo elemento comune: l'amore.