Temple Grandin es una niña poco comunicativa y propensa a las rabietas, a la que se le diagnostica autismo. El consenso médico de la época era que el autismo era una forma de esquizofrenia resultante de un afecto materno insuficiente. A pesar de las recomendaciones de internarla en una institución, la madre de Grandin contrata a terapeutas y trabaja para ayudar a su hija a adaptarse a la interacción social.

De adolescente, Temple viaja al rancho de sus tíos para trabajar. Observa cómo colocan a las vacas en un conducto de compresión para calmarlas y, durante un ataque de ansiedad, utiliza el conducto para calmarse. Inspirada por su profesor, el Dr. Carlock, para dedicarse a la ciencia, es admitida en el Franklin Pierce College, donde desarrolla una primera versión de la máquina de compresión para calmarse en momentos de estrés. La universidad malinterpreta el uso de la máquina como un acto sexual y la obliga a retirarla. En respuesta, desarrolla un protocolo científico para probar las reacciones de los sujetos a la máquina, demostrando que es un dispositivo puramente terapéutico. Grandin se gradúa en psicología y realiza un máster en ciencia animal.

Temple se enfrenta al sexismo mientras intenta integrarse en el mundo de la ganadería, pero finalmente diseña una nueva estructura de inmersión pensada para que el ganado se mueva voluntariamente en lugar de ser forzado. Al principio, el dispositivo funciona según lo previsto y recibe una cobertura favorable en la prensa local, pero los encargados del rancho desprecian su diseño y lo alteran, lo que provoca el ahogamiento de varias vacas. Enfadada, Grandin visita a Carlock y sale de la reunión animada a continuar con sus esfuerzos para mejorar la industria.

La conclusión de la película muestra la Convención Nacional de Autistas de 1981 a la que asisten Temple y su madre. Dado el estado rudimentario de la investigación sobre el autismo, la ponente no puede responder a muchas preguntas del público, pero Temple habla desde la multitud explicando cómo se ha adaptado. Temple también describe la contribución de su madre a su éxito. Entusiasmada por la oportunidad de escuchar a alguien con experiencia real, el público la llama al podio, marcando la transición de Temple a la defensa del autismo.