Karen Silkwood (Meryl Streep), empleada de la empresa de combustible Kerr-McGee Cimarron situada cerca de Crescent (Oklahoma), comparte una casa destartalada con dos compañeros de trabajo, su novio Drew Stephens (Kurt Russell) y su amiga lesbiana Dolly Pelliker (Cher). Su trabajo consiste concretamente en fabricar las varillas de combustible de plutonio que forman parte de la estructura de los reactores nucleares. Por otro lado, se ha convertido en una comprometida activista sindical y junto a algunos otros colegas empiezan a concienciarse de los negativos efectos que dicho trabajo tiene en la salud de los trabajadores y cuestionará las medidas de prevención y seguridad de la planta. Simultáneamente está implicada en un conflicto con su pareja de hecho por la custodia de sus tres hijos en común.