Im Jahr 1968 bewirbt sich die junge Krankenschwester und Embryologin Jean Purdy (Thomasin McKenzie) um eine Assistenzstelle in einem Labor der Cambridge-Universität. Dort arbeiten der Physiologe Dr. Robert Edwards (James Norton) und der Gynäkologe Patrick Steptoe (Bill Nighy) an einem Verfahren zur künstlichen Befruchtung, das kinderlosen Paaren ihre Nachwuchswünsche erfüllen soll. Als Details über ihre Forschung in einem Labor nahe Manchester an die Öffentlichkeit dringen, weht dem Trio jedoch ein scharfer Wind ins Gesicht. Denn viele Menschen halten die Zeugung eines Kindes außerhalb des Mutterleibs für verbrecherisch und unchristlich. Als ihnen dann auch noch die Fördergelder gestrichen werden, setzen Steptoe, Edwards und Purdy ihre Hoffnungen vor allem auf eine Gruppe kinderloser Frauen, die sich bereit erklären, ihre Körper der Wissenschaft zur Verfügung zu stellen. Am Ende wird 1978 das erste Retortenbaby Louise Joy Brown geboren werden.