A história é centrada em Katherine Johnson (Henson), uma brilhante matemática afroamericana que, ao lado das colegas Dorothy Vaughn e Mary Jackson, foi peça fundamental numa das maiores operações da história dos Estados Unidos: o lançamento do astronauta John Glenn para a órbita da Terra e seu retorno em segurança. Junto, o trio ultrapassou todos os limites de gênero, raça e profissionais para embarcar e serem muito bem-sucedidas nessa missão pioneira.