Dans un futur proche, la science a vaincu les secrets de la génétique : on peut ainsi, dès la conception d'un enfant, le protéger de toute maladie et orienter ce qu'il deviendra. Gattaca est un centre d'études et de recherche pour les meilleurs de ces jeunes gens au patrimoine génétique impeccable. Ils y sont formés et conçoivent d'ambitieux programmes spatiaux. Vincent (Ethan Hawke), lui, est un enfant "naturel". Son cœur est fragile et il ne sait pas de quoi il mourra. Mais il a un rêve : partir aux confins de l'espace. Jerome Eugen Morrow avait quant à lui tout du candidat idéal pour Gattaca, jusqu'à ce qu'un accident réduise son avenir à néant. Chacun des deux va alors permettre à l'autre d'obtenir ce qu'il souhaite... Dans l'univers strictement surveillé de Gattaca, Vincent devient ainsi Jerome. Avec sa complicité, il déjoue chaque jour les systèmes de contrôle et d'identification génétique. Peu à peu, Vincent touche au but, se liant parallèlement d'amitié avec Irene (Uma Thurman), une étudiante aussi séduisante qu'intelligente. Mais l'assassinat du directeur de la mission va pourtant compliquer la situation, d'autant que "Jerome" apparaît comme un suspect de premier choix... A quelques jours de son départ dans l'espace, Vincent/Jerome doit alors affronter sa vie, son passé, ses choix et le monde de Gattaca...