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

Auf gute Außenwirkung hoffend, bietet ein Tabakkonzern jeder amerikanischen Stadt, die für 30 Tage das Rauchen einstellt, 25 Millionen US-Dollar. Eine Stadt in Iowa willigt schließlich ein, doch der PR-Mann des Unternehmens will die Aktion sabotieren...