オクラホマ市郊外のプルトニウム燃料工場で働くカレン・シルクウッドメリル・ストリープは、３人の子供のために暮らしと仕事で目一杯。そんな彼女がある日、工場で起きた放射能漏れ事故を契機に、自ら資料を読んで勉強し、公然とプルトニウムの危険を口にするようになった。会社側はそんな彼女がじゃまになり、配置替えをする。しかし、カレンはそこで不正を発見。まかりまちがえば、州全体が吹き飛ぶような事故にも結びつきかねないようなデータのねつ造が行われていた。会社側の妨害がさらにエスカレートするなか、真相を告発しようとする彼女の運命は…１９７４年に実際に起きた事件を映画化したもの。