La película comienza con una cita del Libro de Job 38:4-7: "¿Dónde estabas tú cuando yo puse los cimientos de la Tierra? Cuando las estrellas de la mañana cantaban juntas, y todos los hijos de Dios gritaban de alegría". A continuación, una misteriosa luz parecida a una llama parpadea en la oscuridad.

Alrededor de los años 60, la Sra. y el Sr. O'Brien son informados de la muerte de su hijo de 19 años, R.L., lo que sume a la familia en la confusión. En 2010, el hijo mayor, Jack, está a la deriva en su vida moderna como arquitecto tejano, desilusionado por su juventud. En medio de todo esto, las voces en off de la señora O'Brien preguntan a Dios por qué tuvo que morir R.L. A continuación, las imágenes muestran el nacimiento del universo, seguido de la creación de la Tierra y el comienzo de la vida. En un momento dado, un dinosaurio decide no matar a otro dinosaurio que está herido y tirado en el lecho de un río. Finalmente, un asteroide impacta contra la Tierra.

En un barrio suburbano de Waco, Texas, en la década de 1950, los O'Brien están cautivados por su nuevo bebé Jack y, más tarde, por sus dos hermanos, R.L. y Stevie. Cuando Jack llega a la adolescencia, se debate entre aceptar el camino de la gracia o el de la naturaleza, encarnado por sus padres. La señora O'Brien, la encarnación de la gracia, presenta el mundo a sus hijos como un lugar de maravillas. El Sr. O'Brien, la encarnación de la naturaleza, pierde fácilmente los estribos mientras lucha por conciliar su amor por sus hijos, queriendo prepararlos para un mundo que ve como corrupto y explotador. Se lamenta de su decisión de trabajar en una central eléctrica en lugar de dedicarse a su pasión por la música, y trata de salir adelante presentando patentes de varios inventos.

La percepción que Jack tiene del mundo empieza a cambiar cuando uno de sus amigos, Taylor, se ahoga. Se pregunta cómo Dios puede permitir que sucedan cosas así, y que si Dios es malicioso, él también puede serlo. Se enfada por las continuas hipocresías y fechorías de su padre, y arremete contra su madre por tolerarlo. Cuando el Sr. O'Brien se va de viaje de negocios, los chicos disfrutan de un acceso irrestricto a su madre, y Jack experimenta los primeros coletazos de rebeldía. Presionado por sus compañeros, Jack comete actos de vandalismo y maltrato animal. Al entrar en la casa de su enamorada, le roba su camisón de tirantes y lo arroja con miedo al río. Poco después de que el Sr. O'Brien regrese, la planta en la que trabaja cierra; se le da la opción de trasladarse a trabajar en un puesto inferior dentro de la empresa o perder su empleo. Mientras la familia hace las maletas para trasladarse al nuevo puesto de trabajo, él se lamenta de su trayectoria vital y le pide a Jack que perdone su comportamiento dominante; Jack dice, en tono reflexivo, que encarna la naturaleza.

Cuando el adulto Jack sale del trabajo, sube en el ascensor, imaginando que sigue a una joven por un terreno rocoso. Al atravesar el marco de una puerta de madera erigida sobre las rocas, ve una vista del futuro lejano en el que el Sol se expande hasta convertirse en una gigante roja, engullendo y encogiendo a la Tierra hasta convertirla en una enana blanca. Tras salir de las puertas rústicas, Jack sigue a la chica, y luego a una versión joven de sí mismo, a través de paisajes surrealistas. Los muertos vuelven a la vida y se reúnen en la orilla del mar, donde Jack se reúne con su familia y con todos los que pueblan su memoria. Jack se reúne con sus hermanos y lleva a R.L. ante sus padres, que se despide al salir de una casa a una vasta extensión. Acompañada por dos chicas vestidas de blanco, la señora O'Brien susurra con gracia: "Te lo doy. Te doy a mi hijo".

La visión de Jack termina y sale del edificio, sonriendo y sintiéndose tranquilo. La película termina mientras la misteriosa luz sigue parpadeando en la oscuridad.