Le progrès de la science mène-t-il le monde au paradis terrestre ou bien à sa fin pure et simple ? C'est la question qui sera posée et résolue tout au long de ce film, trois savants, Cartier, Rossi et Chardin s'y trouvant sans cesse affrontés. Cartier, le premier, abandonne vite ses recherches sur la bombe au neutron et devient au contraire propagandiste de la paix, du désarmement nucléaire, de l'union et de la fraternité universelles et il essaie d'entrainer dans cette voie son collègue Chardin. Chardin, marié et père dun enfant, abandonne, au profit de sa recherche, les deux êtres qui jusque là avaient constitué sa raison de vivre. Le départ de sa femme, qui reprend son ancien métier de concertiste, ne l'aide pas à revenir à la réalité. Il faudra la mort de son fils pour le réveiller de cette espèce d'hypnose. L'enfant, atteint de leucémie, a été opéré par un professeur japonais qui a vu tous les siens périr à Hiroshima. Chardin alors comprend à quelle sorte de mort collective il collaborait par avance et donne sa démission. Mais les recherches de Chardin ont été suivies passionnément pa Rossi. Celui-ci ne s'occupe pas du tout du sort de l'humanité, et ne désire que la gloire et la fortune. Il réussit à s'approprier la découverte de Chardin qui a enfin trouvé, avant de démissionner, la formule exacte et Chardin n'a d'autre solution, dans un corps à corps terrible et en état de légitime défense, que de tuer Rossi. C'est tout ceci qu'il explique au juge d'instruction chargé de l'affaire. Celle-ci n'aura pas de suite, mais Chardin apprend qu'à leur tour les Russes et les Américains ont effectué la même découverte. Il cherche avec Cartier une « synthèse de science et de foi » mais, bien sûr, celle-ci ne peut se résoudre en une équation.