När antisemitismen närmar sig sin kulmen i 1930-talets Tyskland, brottas den berömda fysikern Albert Einstein och hans andra fru Elsa, om de ska fly till USA eller att stanna kvar i solidaritet med andra judiska akademiker. Dilemmat väcker minnen från hans första tid som styvnackad student vid Zürichs tekniska högskola när han träffade sin första kärlek, Mileva Maric.

Efter att ha bråkat under lektionerna i tekniska högskolan i Zürich, blir den unga Einstein kär i den målmedvetna Mileva. Deras passionerade affär driver på deras gemensamma nyfikenhet och vetenskapstörst men deras förhållande går inte oförmärkt förbi Einsteins stränga mentor, professor Weber.

Efter att ha erhållit universitetsexamen får Einstein kämpa för att få pengarna att räcka och få erkännandet för sina okonventionella idéer han söker i en värld av tradition och protokoll. Han lyckas till slut hitta stöd genom mecenatsskydd och är ett steg närmare att kunna försörja sin gravida kärlek Mileva när tragedin inträffar.

Albert Einstein bränner veken i båda ändarna genom anställningen på Berns patentverk samtidigt som han och Mileva sätter ihop fyra arbeten, varav ett var den speciella relativitetsteorin, en tid som kom att kallas hans mirakelår. Ett av arbetena fångar den berömda teoretiska fysikern Max Plancks uppmärksamhet.

I och med sina undervisningsuppgifter på universitetet får Albert Einstein äntligen uppleva det akademiska liv han längtat efter samtidigt som han utvecklar sin teori om allmän relativitet. Han börjar att bli smått hyllad för sina bedrifter men fallerar i rollen som familjefar. Den enda lättnaden han känner av, är när han besöker släktingar och blir presenterad för sin kusin Elsa.

Efter att ha flyttat sin familj till Berlin för arbetet skull och för att vara nära sin nya kärlek Elsa, försöker Albert Einstein att bevisa sin allmänna relativitetsteori. Han anlitar en astronom för att fotografera en solförmörkelse i Ryssland men expeditionen går snett. Einsteins affär blir mindre och mindre hemlig och Elsa ställer ett ultimatum: Albert måste skilja sig från Mileva eller förlora Elsa för alltid.

En utmattad och utarbetad Albert Einsteins försök att göra vetenskapshistoria sätts på prov när han får problem med hälsan. Samtidigt har patriotismen växt sig allt starkare i landet och förvandlar en av hans närmsta vänner, Fritz Haber, till en fiende. I den tyska krigsinsatsen står Albert som enda vetenskapsperson som vägrar att sluta upp med krigsmakten.

När Einstein och hans fru Elsa försöker att fly till USA upptäcker de att USA:s utrikesdepartement dragit tillbaka deras visum, eftersom Einsteins politiska åsikter gjort FBI-chefen J. Edgar Hoover misstänksam. Med bara dagar innan avfärd måste Einstein lyckas att övertyga den amerikanska konsuln i Tyskland att han inte utgör något hot mot landet.

Albert Einstein och Elsa slår sig till ro i USA, och försöker att rädda de som är kvar i Tyskland. Trots att kvantfysiken fortsätter att irritera honom, ändrar han fokus när man lyckas att klyva en atom i Nazityskland. När tragedin slår in, söker Albert tröst hos en rysk kvinna vars intentioner är oklara.

Efter att atombomberna släppts i Japan och andra världskriget närmade sig ett slut antog Einstein rollen som världsmedborgare. En man som engagerar sig för sociala orättvisor men som personligen lever ett mycket ensamt liv, skild från den enda koppling han har kvar till sitt forna liv, sonen Hans Albert. Han försöker att avsluta sin teori om vad som förenar alla naturkrafter och fortsätter söka efter svar på eviga frågor, särskilt de som kan ge far och son en chans att enas.