二戰期間，盟軍苦於德國的祕密系統”英格瑪“無法破譯，政府召集了一批民間數學家、邏輯學家進行祕密破解工作，圖靈就是其中之一。計劃剛開始圖靈遭到了以休為首的組員和領導的排斥，幸好軍情處部長孟席斯幫助他立項研究破譯密碼的機器，而圖靈則變成了負責人，招收了新的成員瓊開始了艱難的工作。瓊很快就迷上了圖靈，由於她的幫助所有組員空前的團結，並於兩年後成功破解德軍的密碼。圖靈一度與瓊訂婚，但實際上他隱瞞了一個祕密，因為這個祕密他也遭受了非人的待遇
在《模仿遊戲》的最後二十分鐘，在審訊室裡，面對著探長的圖靈說出了本劇的`題眼：人和機器的區別是什麼?二者最本質的區別是，人是有不同想法的，機器則不是。你愛草莓，我討厭滑冰，你喜歡看書，我對花粉過敏……圖靈這番話，點出了他這一生最重大的兩個主題：事業與性向。
圖靈的一生以創造了圖靈機，也就是後世無數碼農為之貢獻了一生的計算機聞名。然而《模仿遊戲》裡，主要情節是他在二戰中破譯德軍密碼“謎”的過程，他和他的同事們為二戰做出的無名英雄式的貢獻。“謎”是德軍在二戰中發明的、當時世界上最先進的加密器，由於其複雜的構造，創造出了幾乎不可能窮盡的可能性。如果圖靈和他的同事們用手工演算法，每十分鐘解決一種可能性的話，他們需要2000萬年才能算出所有的可能。人工的路被堵死了;這使圖靈想到，他要創造一臺比人算得更快的東西，電子的大腦，也就是計算機的雛形。當年的“計算機”是多麼龐大而複雜啊：無數的銅線和字母輪在螢幕上轟隆隆地旋轉著，速度卻比今天的電腦不知道慢了多少倍。然而，就是這樣一臺機器，卻是後世所有計算機的祖先，它足夠破譯德軍的密碼，這是人不能辦到、而機器卻可以的東西。
也許正因為此，英國政府戰後將他們所有的資料、成果付之一炬。他們回到各自的大學，江湖再見，所有的檔案變成了空白，他們將此事保密了五十多年。戰後，圖靈因為同性戀被判決“猥褻罪”，他在服刑兩年和服用荷爾蒙之間選擇了後者，這使他的精神受到了摧毀。不到42歲，他選擇了自殺，全球最偉大的生命之一就此謝幕。他有辦法創造出全世界最聰明的機器，卻只能對他自己的人生作出最悲劇的選擇;他把自己的圖靈機命名為“Christopher”，那是他初戀的名字。歷史上確有此人，並確實引領他進入了密碼的世界，但在年輕的時候就因為飲用受汙染的牛奶，得了牛結核病而死去。在電影中，他的死亡是戲劇性的：充滿霸凌行為的校園，兩個少年相依為命。當一個鼓足勇氣拿著用密碼寫成的“我愛你”去找另一個少年時，聽到的卻是噩耗。他的死改變了圖靈的世界觀，從此他變成了一個徹底的唯物主義無神論者。