O jovem cientista Ian Gray (Michael Pitt) é ateu e obcecado pela pesquisa da íris ocular e crê que o desenvolvimento do olho humano faz parte da evolução natural – e não de uma entidade divina. Ao mergulhar na pesquisa da íris ocular, ele acredita que encontrará diversas respostas sobre a evolução das espécies e do universo. As coisas ganham novos ares quando ele conhece Sofi (Astrid Berges-Frisbey) e ambos se apaixonam, apesar de possuírem diferentes princípios e ela ser cristã. Ciência, acaso, religião, tragédias e recomeços fazem desta obra um drama profundamente tocante e reflexivo. O Universo no Olhar nos faz questionar nossas próprias convicções espirituais e intelectuais do começo ao fim, e com você não será diferente.