蓋瑞（塔哈·拉希姆 Tahar Rahim 飾）年輕有為，身為一名核電站工作人員，他必須奮戰在核輻射最為強烈的第一線，而和他一起工作的，都是一些毫無情趣的大老爺們兒。一次偶然中，蓋瑞遇見了名為卡羅爾（蕾雅·賽杜 Léa Seydoux 飾）的女子，卡羅爾的魅力和溫柔為蓋瑞枯燥堅硬的生活帶來了一絲清新的氣息。
沒過多久，蓋瑞和卡羅爾便墜入了愛河，兩人借由激情四射的交歡來遺忘世間的荒蕪，然而，唯一的問題是，卡羅爾已經名花有主，那個人恰恰就是蓋瑞的同事托尼（丹尼斯·門諾切特 Denis Menochet 飾）。隨著時間的推移，蓋瑞和卡羅爾的情事漸漸無法再隱藏下去，與此同時，蓋瑞發現自己的身體健康亦出現了問題。