In einer Brennelemente-Fabrik des Unternehmens Kerr-McGee passieren immer wieder Unfälle im Umgang mit radioaktiven Stoffen. Gegenüber den Angestellten werden diese jedoch verharmlost, Sicherheitsdokumente werden gefälscht. Die Chemietechnikerin Karen Silkwood (Meryl Streep) will angesichts der Häufung der Ereignisse die Augen nicht mehr verschließen und beginnt damit, sich in der Gewerkschaft zu engagieren. Sie wird aufgefordert, Beweise zu liefern, um diese in den Verhandlungen mit der Konzernleitung einsetzen zu können. Unter zum Teil geheimnisvollen Umständen wird sie selbst mehrmals radioaktiv kontaminiert. Auch in ihrem Privatleben muss sie Rückschläge einstecken. Ihr Rückhalt in der Belegschaft sinkt, ihr Freund verlässt sie eine Zeitlang, da er ihr Engagement nicht teilen will.