Cillian Murphy sebagai Oppenheimer, Robert Downey Jr sebagai Laksamana Lewis Strauss, Matt Damon sebagai Jenderal Leslie Groves, Emily Blunt sebagai Kitty Oppenheimer, dan Gary Oldman sebagai Presiden Harry S Turman terasa sangat pas dengan porsinya masing-masing.
Nolan menyajikan cerita Oppenheimer dengan dua lini masa.
Lini masa pertama yang berwarna merupakan gambaran dari cerita Oppenheimer secara subyektif yang menjadi tokoh utama di filmnya.
Sementara itu, lini masa kedua yang digambarkan dengan hitam putih adalah sudut pandang orang lain terhadap Oppenheimer.
Ceritanya sendiri mengulas tentang bagaimana Oppenheimer yang akhirnya menciptakan senjata peledak terbesar yang menghancurkan Hiroshima dan Nagasaki pada 1945.
Oppenheimer sebagai fisikawan jenius di bidang fisika kuantum digaet oleh Pemerintah Amerika Serikat untuk menciptakan sebuah senjata perang mematikan.
Pada masa itu, semua fisikawan di dunia mulai terbuka matanya untuk menciptakan bom atom demi menjaga pertahanan masing-masing.
Amerika, Uni Soviet, dan Jerman berlomba-lomba untuk menciptakan ancaman mematikan bagi dunia.
Lalu, Oppenheimer diminta mengerjakan The Manhattan Project yang berlangsung di Los Alamos, New Mexico.
Perjuangan selama tiga tahun dengan total biaya mencapai 2 juta dollar AS (di tahun tersebut termasuk angka yang fantastis) akhirnya membuahkan hasil.
Kekuatan yang akhirnya digunakan oleh Amerika untuk diarahkan pada Jepang dengan embel-embel "menghentikan Perang Dunia II".
Di balik terciptanya bom atom pertama di dunia, Oppenheimer mendapatkan banyak desakan dan motivasi yang tak banyak diketahui orang.
Hal-hal itu akhirnya dibongkar oleh Nolan lewat penuturan cerita dalam film Oppenheimer.
Penonton juga akan dibawa memasuki penyesalan Oppenheimer karena telah menciptakan dosa besar bernama Little Boy dan Fat Man (dua bom atom yang meluluhlantakkan Hiroshima dan Nagasaki).