En el año 2002, Mike Webster, uno de los jugadores de fútbol americano más queridos y reconocidos de los Pittsburgh Steelers, murió repentinamente y de forma inesperada. A raíz de este suceso, Bennet Omalu (Will Smith), doctor neuropatólogo forense, graduado por la Universidad de Nigeria y residente en Pittsburgh, comienza una serie de investigaciones. Inicialmente en la autopsia el cerebro de Webster parecía normal, a pesar de que el jugador había padecido demencia y depresión en sus años de retiro. Pero entonces Omalu realiza un análisis más profundo del tejido, con la sospecha de que Webster sufría de demencia pugilística, inducida por repetidos golpes en la cabeza, una condición que había encontrado previamente en boxeadores. Es entonces cuando descubre una verdad oculta y sumamente polémica: los daños crónicos y fatales en el cerebro que los jugadores de fútbol americano pueden llegar a desarrollar.

Omalu continúa su investigación junto al consultor forense Cyril Wecht (Albert Brooks) y el ex médico del equipo de los Steelers, el doctor Julian Bailes (Alec Baldwin). Sus investigaciones serían el origen del descubrimiento del CTE (traumatismo craneoencefálico crónico), una enfermedad neurodegenerativa que aparece a raíz de sufrir conmociones cerebrales provocadas por fuertes golpes en la cabeza. Esta enfermedad es, y sigue siendo, la culpable de numerosos suicidios por parte de jugadores-estrella de la NFL (Liga Nacional de Fútbol de Estados Unidos). La historia narra el descubrimiento del Doctor y su lucha para hacer pública la información, así como los cambios fundamentales que se hicieron para proteger a aquellos que juegan ahora, y los que jugará en el futuro.