La familia de Yuri Orlov, nacido en Ucrania antes de la desintegración de la Unión Soviética, emigró a América cuando Yuri era niño, afirmando falsamente ser de ascendencia judía. Es la primera de muchas identidades falsas de Yuri. Sus padres abren un restaurante de comida judía en Brighton Beach, Nueva York. Es allí donde el joven Yuri ve por primera vez a la mujer de sus sueños, la reina de la belleza Ava Cordova. Sin embargo, Ava ignora la existencia de Yuri. Desilusionado con la vida que lleva, trabajando en el agotador restaurante de su padre, Yuri presencia el tiroteo entre gánsters rusos rivales. Tiene la suerte de escapar vivo y es un momento crucial para Yuri. "Te dedicas al negocio del restaurante porque la gente siempre tiene que comer. Ese fue el día en que comprendí que mi destino era satisfacer otra necesidad humana básica ."

En el futuro, la mayor parte de los niños son concebidos in vitro y con técnicas de selección genética. Vincent (Ethan Hawke) es uno de los últimos niños concebidos de modo natural, pero nace con una deficiencia cardíaca por la cual no le otorgan más de treinta años de vida. Es un ?no válido?, alguien condenado a ocupar los puestos menos gratos de la sociedad. Por el contrario, su hermano Anton recibe lo mejor de la carga genética de sus padres, lo cual le garantizará el acceso a infinidad de oportunidades. Desde niño, Vincent sueña con ir al espacio, pero por su condición de no válido es consciente de que nunca podrá ser elegido haga lo que haga. Durante años ejerce toda clase de trabajos hasta que un día contacta con un hombre que le proporciona la llave para pasar a la élite: adoptar la identidad de Jerome, un deportista válido que se quedó paralítico por culpa de un accidente. Así Vincent podrá acceder a la Corporación Gattaca, una industria aeroespacial donde es seleccionado para una misión a Titán. Para hacer frente a las constantes pruebas genéticas a las que es sometido, deberá emplear inteligentemente las muestras de sangre y tejidos que Jerome le prepara. Todo irá bien hasta que el director de la misión es asesinado y las consecuentes investigaciones irán generándole dificultades para poder proseguir con su plan.