Quando começa a carreira de ciclista, Lance Armstrong (Ben Foster) é considerado inferior aos concorrentes por sua técnica e seu típico físico. Perseguindo a vitória a qualquer custo, ele junta-se ao programa de um médico italiano e passa a usar todos os tipos de drogas experimentais para melhorar a sua performance. Rapidamente, ele se torna o melhor ciclista do mundo, vencendo sete edições do Tour de France, contando com um indetectável esquema de doping e com a conivência das instituições esportivas. Mas um dia, a verdade por trás de suas conquistas é revelada ao público.