坦普·葛兰汀 （ 克莱尔·丹尼斯 饰）是一个自闭症患者，她的妈妈 （ 朱莉娅·奥蒙德 饰）为了抚养她成人吃尽了苦头。1966年的暑假，葛兰汀来到了自己的姨妈家度假。在这里，葛兰汀对牲畜特别感兴趣，因为自闭症的原因能促使她“像牲畜一样思考”。后来她发现自己能在固定牲畜用的“挤压机”里安静下来，“挤压机”对她有安定神经的作用。暑假很快就过去了，葛兰汀来到了大学。可是大学生活并没有改善她的自闭症，她依旧与人疏远、容易激动、拒绝别人的拥抱和触摸。而且，为了平息自己的情绪，葛兰汀在宿舍里做了一个“挤压机”。不过，这个“挤压机”却给葛兰汀带来了麻烦，因为学校不允许学生在宿舍里摆放这种“设备”。为了能让挤压机保留下来，葛兰汀为挤压机的“实际效果”做了一个心理学实验。她写了一份论文给教授，说明不仅仅是对自己，对别人，挤压机也有类似的作用。这份报告打动了教授，葛兰汀保留下来了自己的机器。影片闪回到葛兰汀的少年时代，她4岁还不会说话，曾经被医生判了死刑。后来她妈妈抱着试一试的心理把葛兰汀送到了一间专为自闭症患者开办的寄宿学校念书。在这里，葛兰汀认识了自己的恩师，曾经在NASA工作过的卡洛克博士 （ 大卫·斯特雷泽恩 饰）。卡洛克博士通过自己的慧眼发现了葛兰汀对世界认知的角度，发现了她的天赋。原来葛兰汀是通过图像来认知这个世界的。为了让葛兰汀明白自己的优势，卡洛克博士并且通过一个“视觉问题”让葛兰汀明白了自己的天赋。在恩师的指点下，葛兰汀考进了大学。大学毕业之后，葛兰汀继续着自己研究生的学习，她选择的专业是畜牧学。因为葛兰汀能“像牲畜一样思考”，所以她能够撰写出了不起的畜牧学论文，并且能设计出令人叫绝的浸淹池。葛兰汀的设计体现了她对动物、社会以及宗教的理解。无论牲畜最后是不是变成了肉类，在它们活着的时候，葛兰汀要让它们获得充足的“优待”和“尊重”。在机缘巧合之下，葛兰汀获得了设计整个屠宰场的机会。她的设计虽然看起来很复杂，但却大大提高了屠宰场的屠宰效率。在攻读博士学位的时候，葛兰汀参加了一个自闭症的研讨会。她打断了所谓的学术发言，走到讲台上向听众诉说起了自己的经历。63岁的葛兰汀是卡罗兰纳州立大学的畜牧学和动物学教授，农场设计专家、作家以及一位宣讲如何对待自闭症的自闭症患者。