In Experimenter führt der Sozial-Psychologe Stanley Milgram (Peter Sarsgaard) im Jahr 1961 an der Universität von Yale seine umstrittenen “Gehorsams-Experimente” durch. Bei seinen Versuchen beobachtet der Professor in radikalen Tests das Verhalten normaler Menschen (z.B. John Leguizamo), die angehalten werden, ihnen völlig fremden Menschen (z.B. Jim Gaffigan) elektrische Schocks zu verpassen, weil eine dritte Testperson ihnen das befiehlt. Er untersucht, wie sie den Anweisungen anderer Folge leisten, obwohl sie sich selbst mit dieser Entscheidung vielleicht unwohl fühlen. Die ungewöhnliche Radikalität beim Umgang mit seinem Versuchspersonen zeigt bald jedoch nicht nur Auswirkungen in Milgrams Arbeitsumfeld und der Öffentlichkeit, sondern auch in Bezug auf die Beziehung zu seiner Frau Sasha (Winona Ryder).