Lorenzo ist ein aufgeweckter, liebenswerter Junge, der seinen Eltern Michaela (Susan Sarandon) und Augusto Odone (Nick Nolte) viel Freude bereitet. Als er plötzlich ein immer aggressiveres Temperament zeigt und einen ersten spastischen Anfall erleidet, lassen ihn seine Eltern in einem Krankenhaus untersuchen. Die Diagnose ist niederschmetternd: Lorenzo leidet an der Erbkrankheit Adrenolenkodystrohpie (ALD), in deren Verlauf die schützende Fettschicht der Nerven zerstört wird. Lorenzos Tod, spätestens in zwei Jahren scheint vorprogrammiert.

Die einzige Hoffnung in dieser Situation bietet den Odones der ALD-Experte Professor Nikolais (Peter Ustinov). Er hat eine spezielle Diät entwickelt, die die Krankheit stoppen soll. Den Odones kommen nach einiger Zeit jedoch Zweifel an der Wirksamkeit der Diät und sie machen sich in Bibliotheken auf die Suche nach neuen Heilmethoden. Sie erzielen sogar erste Erfolge, können aber die Krankheit nicht stoppen. Sie forschen jedoch unentwegt weiter und entwickeln schließlich Lorenzos Öl.

Das Schicksal von Lorenzo Odone und der Kampf seiner Eltern, auch gegen die uneinsichtigen Wissenschaftler wird in dem Film des australischen Regisseurs George Miller auf bewegende und überzeugende Art dargestellt. Susan Sarandon (für diese Rolle wurde sie für einen "Oscar" nominiert) und Nick Nolte sind glänzende Darsteller und bringen das komplizierte medizinische Probleme für Laien verständlich auf die Leinwand. "Lorenzos Öl" ist ein Film der unter die Haut geht und auf eine viel zu unbekannte Krankheit aufmerksam macht.