《奥本海默》以美国物理学家罗伯特·奥本海默为主角，通过他的生活和决策，揭示了制造原子弹的科学家们的心理历程。
《奥本海默》的情节重心并不是奥本海默领衔制造原子弹的过程，而是展现原子弹爆炸之后，给奥本海默带来的道德焦虑和政治迫害。因此，“制造原子弹”在影片中成为希区柯克意义上的麦格芬，大部分故事由它引发，但影片没有对它作过度渲染，更没有细细铺陈。
这使影片绝非一部让人激动的励志片，而更像一部政治电影，它需要观众对于美国那段历史足够了解，对于围绕在奥本海默身边的人物如数家珍，才能顺利地进入剧情。
影片虽没有从人物的成长经历中，揭示奥本海默的性格成因，但它以大量生活化的细节，辅以旁人一针见血的追问，细腻地披露了奥本海默诸多行为背后的心理动机。虽然后人会为这些心理动机披上光鲜的外衣，影片却不动声色地指出，自负、自我认知的偏差、隐秘的妒忌心，可能才是奥本海默彼时彼地最真实的内心写照。当然，这无损于奥本海默的人格魅力，反而会因不完美而更为迷人。
幕后制作
电影《信条》杀青之后，演员罗伯特·帕丁森送给导演诺兰一本由凯·伯德和马丁·舍温共同撰写的《奥本海默传》。书中描写了奥本海默大量的私密往事，以及他对原子弹的复杂态度，这些都唤起了诺兰在青少年时期的记忆。
彼时正值世界核裁军运动，诺兰最早获知核战争的巨大威胁，便是在那个时候。他顺着《奥本海默传》中细密的内心纹理，发现这位复杂的科学家，和自己电影里的那些男主角惊人相似。这让诺兰下定决心，改编这部人物传记。
诺兰使用第一人称写作方式编写剧本，源于在读过本片原著后，他不希望马上跳入编剧的角色，而是想尝试用第一视角去尝试尝试在角色们的世界中去生活。对于每一位都贡献出精彩表演的星光熠熠的演员阵容，诺兰坦言其实没有特别的指导技巧，他和演员在现场进行大量的讨论、演员们也做足充分的准备。