Karen Silkwood (Meryl Streep) arbeitet wie ihr Freund Drew Stephens (Kurt Russell) und ihre Freundin Dolly Peliker (Cher) in der Plutonium-Fabrik "Kerr-McGee" in Cimarron, Oklahoma. Tagtäglich werden sie nach der Arbeit auf Strahlenbelastung kontrolliert. Als eines Tages der Zeiger bei Karen ausschlägt, glaubt man zuerst an einen technischen Fehler. Nach und nach stellt sich allerdings heraus, dass der Störfall am Wochenende wohl doch nicht so harmlos war, wie man glauben machen