政府组织太空任务小组正在建造可以航天飞行的载人火箭，杰出的数学家凯瑟琳·约翰逊 （ 塔拉吉·P·汉森 饰），她被雇来做计算和核实数据。多罗西·沃恩 （ 奥克塔维亚·斯宾瑟 饰）和玛丽·杰克逊 （ 加奈儿·梦奈 饰）两人各有自己的抱负，凯瑟琳·约翰逊和她俩虽职责不同，但都同样很难融入自己的新职位，面临着一个全是白人同事的工作环境，还要面对像Paul Stafford （ 吉姆·帕森斯 饰）这样同事的私人不满。但凯瑟琳·约翰逊不仅证明，自己完全可以应对太空任务小组的数据需求，还在白人同事每日对她的侮辱中存活下来，她慢慢终于开始着手接触她真正想要做的项目。在多罗西·沃恩和玛丽·杰克逊在各自的领域为争取机会而打拼时，凯瑟琳·约翰逊慢慢得到了她的上司Al Harrison （ 凯文·科斯特纳 饰）的支持，开始担负起更多职责 。