Rita Levi-Montalcini, il film diretto da Alberto Negrin, ripercorre la vita della geniale scienziata italiana all'apice della sua carriera scientifica. Siamo nel 1986. Rita Levi-Montalcini (Elena Sofia Ricci) riceve il Premio Nobel per la medicina per essere riuscita, intorno alla metà degli anni ’50, a individuare e isolare il Nerve Growth Factor (NGF), elemento fondamentale capace di promuovere lo sviluppo e la rigenerazione delle fibre nervose. Tuttavia, al ritorno da Stoccolma, Rita sa che la scoperta dell'NGF per cui ha ricevuto il più alto tra i riconoscimenti non è completa: nessuno dei laboratori più importanti al mondo sembra aver ancora trovato un'applicazione clinica in grado di trasformarla in una cura per salvare vite umane.
Quando la scienziata incontra Elena (Elisa Carletti), una piccola violinista di appena 12 anni che rischia la cecità a causa di una rara malattia della cornea, la partita si riapre. Tra la voglia di rimettersi in gioco portando la scienza verso nuovi traguardi e la paura del fallimento dopo una così importante onorificenza, la neurologa sceglie di rischiare il tutto e per tutto e torna in laboratorio insieme al suo collaboratore Franco e il giovane oculista Lamberti, che negli anni hanno condotto esperimenti sulle possibili applicazioni della scoperta. Seguiranno giorni intensi e notti insonni al termine delle quali Rita riuscirà nel suo intento, sintetizzando la proteina sotto forma di collirio. Sarà allora che la scienziata scoprirà se Elena potrà davvero riacquistare la vista grazie al suo lavoro...