DARK MATTER erzählt die wahre Geschichte eines brillanten Physikstudenten aus China (Liu Ye), der 1991 in die USA kommt, um bei einem legendären Astrophysiker (Aidan Quinn) die Theorie der dunklen Materie zu studieren. Anfänglich genießt er die sorgenfreie, offene Art der Amerikaner, die Mädchen, die Pizza und die Freundschaft zu seiner Gönnerin (Meryl Streep), die ihm hilft, sich in der neuen Welt zu Recht zu finden. Aber dann gerät er in einen Konflikt mit seinem Professor, und das hat nicht nur akademische, sondern auch politische Konsequenzen. Als ihm schließlich der Abschluss verweigert wird, seine Freunde ihn meiden und seine Familie ihn verstößt, reagiert er auf seine Weise - mit tragischen Konsequenzen.