Als der Kunstmaler Simon Kirsch (Johannes Krisch) 1958 am belebten Pausenhof des Goethe-Gymnasiums in Frankfurt am Main entlanggeht, sich eine Zigarette anzünden möchte, aber in seinen Taschen vergeblich nach Streichhölzern sucht, kommt ein Lehrer an den Zaun und bietet ihm Feuer an. Simon erkennt in dem freundlichen Oberstudienrat Alois Schulz (Hartmut Volle) einen SS-Offizier aus Auschwitz. Er spricht darüber mit einem Freund, dem für die „Frankfurter Rundschau“ tätigen Journalisten Thomas Gnielka (André Szymanski). Der schreibt die Fakten auf und geht damit zur Staatsanwaltschaft, doch der Oberstaatsanwalt Walter Friedberg (Robert Hunger-Bühler), den er auf dem Flur anspricht, weist ihn brüsk zurück und wirft das Papier weg.

Der 28 Jahre alte Staatsanwalt Johann Radmann (Alexander Fehling), der bisher nur Verkehrsdelikte bearbeitet, nimmt das zerknüllte Blatt aus dem Papierkorb, denn er sieht eine Chance, sich mit einem brisanten Fall zu profilieren. Obwohl er weiß, dass er damit gegen den Willen seines Vorgesetzten Walter Friedberg handelt, fängt er an, sich mit dem Thema NS-Verbrechen in Auschwitz zu befassen. Rasch findet er heraus, dass in der Personalakte des Oberstudienrats Angaben für die Jahre 1939 bis 1945 fehlen. Alois Schulz hätte gar nicht eingestellt werden dürfen.

Thomas Gnielka lädt Johann Radmann zu einer Party ein. Dort trifft der Staatsanwalt eine junge Frau namens Marlene (Friederike Becht) wieder, die er aus dem Gerichtssaal kennt. Sie musste sich wegen eines Verkehrsdelikts verantworten. Als sie dem Amtsrichter (Peter Cieslinski) erklärte, sie könne die von ihm verhängte Strafe von 50 D-Mark nicht bezahlen, wollte dieser den Betrag reduzieren, aber dagegen protestierte der Ankläger Johann Radmann. Am Ende lieh dieser der Verurteilten das Geld. Marlene ärgerte sich über den ebenso überkorrekten wie selbstgerechten Staatsanwalt, doch auf der Party kommen sie sich näher.

Simon Kirsch hat auf der Party zu viel getrunken. Thomas und Johann bringen ihn nach Hause. Nachdem sie ihn ins Bett gelegt haben, holt der Journalist einen Koffer seines Freundes vom Schrank herunter. Thomas weiß, dass Simon in Auschwitz war und vermutet, dass der Koffer Unterlagen darüber enthält. Doch als er und Johann sich den Inhalt ansehen wollen, kommt Simon zu sich und wirft sie hinaus. Immerhin ist es den beiden gelungen, eine Erschießungsliste aus Auschwitz mitzunehmen. Die zeigen sie Anfang 1959 dem hessischen Generalstaatsanwalt Fritz Bauer (Gert Voss). Der strebt schon lange einen Prozess gegen NS-Verbrecher an, aber bisher fehlten ihm dafür konkrete Namen und Angaben. Nun setzt er Johann Radmann als Leiter der Ermittlungen ein und sagt ihm seine Unterstützung zu.

Simon wirft Thomas und Johann vor, ihn bestohlen zu haben, und verweigert jegliche Aussage. Auschwitz ist für ihn ein Tabu-Thema.

In seiner Ahnungslosigkeit fragt Johann Radmann bei der ersten Zeugenvernehmung den ehemaligen Auschwitz-Häftling Bichinsky (Robert Mika), der durch die Misshandlung eines SS-Mannes ein Auge einbüßte: „Haben Sie Straftaten beobachtet während Ihres Aufenthalts im Lager?“ Und als dieser „ja“ sagt, fordert der Staatsanwalt ihn auf, die Namen der Geschädigten anzugeben. Bichinsky erklärt ihm mit Hilfe des Dolmetschers Hermann Langbein (Lukas Miko), des Generalsekretärs des Internationalen Auschwitzkomitees, dass es sich um Hunderttausende gehandelt habe. Das wirft den uninformierten Juristen aus der Bahn. Er rechnete mit vielleicht zwei Dutzend Fällen, und es wäre auch dann viel Arbeit gewesen, das Material für belastbare Anklagen zusammenzutragen.

Johann und Thomas schauen sich den Mann aus der Nähe an, der Bichinsky das Auge ausschlug: Heinz Brandtner (Fritz Scheuermann) ist Bäcker. Das Geschäft läuft gut. Freundlich bietet er den Fremden etwas zum Probieren an, denn er ist stolz auf die Qualität seiner Backwaren.

Die Aussagen der Zeugen über grausame Gewalttaten sind oft kaum zu ertragen.

Oberstaatsanwalt Walter Friedberg lässt keinen Zweifel daran, dass er Ermittlungen gegen NS-Täter ablehnt. Dabei beruft er sich auf Bundeskanzler Konrad Adenauer. Das Thema sei durch die Nürnberger Prozesse erledigt, behauptet er. Bis auf Mord seien alle Verbrechen aus der Zeit vor 1945 ohnehin inzwischen verjährt, und um Mord könne es sich bei Befehlsempfängern in der SS kaum gehandelt haben. „Wollen Sie, dass jeder junge Mensch in diesem Land fragt, ob sein Vater ein Mörder war?“ Genau das strebe er an, antwortet Johann.

Weil die zuständigen Behörden mauern, beauftragen Johann Radmann und sein Kollege Otto Haller (Johann von Bülow) ihre „Schmittchen“ gerufene Sekretärin (Hansi Jochmann), sämtliche Telefonbücher Deutschlands zu beschaffen, damit sie selbst nach Beschuldigten suchen können.

Nicht einmal im Document Center der Amerikaner in Frankfurt ist man bereit, Johann Radmann zu unterstützen. Major Parker (Tim Williams) hält alle Deutschen für Nazis bzw. Kinder von Nazis, meint jedoch, inzwischen sei es wichtiger, sich mit dem neuen Feind auseinanderzusetzen: den Russen. Als Johann insistiert, führt Parker ihn zwar in das riesige Archiv, lässt ihn jedoch selbst nach Unterlagen suchen.

Endlich redet Simon. Seine beiden Zwillingstöchter Ruth und Klara wurden in Auschwitz Opfer von grausamen Menschenversuchen des Arztes Josef Mengele. Die Spur des Kriegsverbrechers führt nach Buenos Aires. Johann erwirkt im Frühjahr 1959 einen Haftbefehl gegen Mengele und fährt zum BKA. Seine beiden Gesprächspartner (Mathis Reinhardt, Michael Schernthaner) wissen offenbar seit längerer Zeit, dass Josef Mengele in Argentinien lebt, unternehmen jedoch nichts gegen ihn.

Einer von beiden gibt dem Staatsanwalt immerhin heimlich einen Tipp: Josef Mengele besucht immer wieder einmal seine Angehörigen in Günzburg. Möglicherweise kommt er auch zur Beerdigung seines soeben, am 17. November 1959, verstorbenen Vaters Karl. Johann und Thomas fahren sofort nach Günzburg und platzen mit dem Haftbefehl in die Trauerfeier, aber niemand antwortet auf die Frage nach Josef Mengele. Nur die Kellnerin Kathi (Elinor Eidt) flüstert den Herren aus Frankfurt zu, ihr Vater habe den Gesuchten auf dem Friedhof gesehen. Johann versucht, eine sofortige Fahndung nach dem Kriegsverbrecher auszulösen und dessen Ausreise zu verhindern, aber die Polizei hält ihn hin.

Durch die übereilte Fahrt nach Günzburg vergaß Johann, einen Haftbefehl gegen Heinz Brandtner zu besorgen. Als er es nachholen will, erfährt er, dass der Bäcker inzwischen untergetaucht ist.

Immerhin kann Johann Radmann den Oberstudienrat Alois Schulz im Goethe-Gymnasium festnehmen.

Fritz Bauer bringt Johann mit zwei Herren aus Israel zusammen. Einer der beiden nennt sich Kleiner (Stefan Wilkening) und gibt sich als Reporter aus, aber Johann ahnt, dass es sich um einen Mossad-Agenten handelt. Der Generalstaatsanwalt fordert ihn auf, den Israelis alle verfügbaren Informationen über Josef Mengele und Adolf Eichmann zu geben. Letzterer war als Leiter der Reichszentrale für jüdische Auswanderung und des Referats Auswanderung und Räumung im Reichssicherheitshauptamt in Berlin an der Deportation von 4 bis 6 Millionen Juden beteiligt. Johann hofft, durch die Zusammenarbeit mit dem Mossad doch noch Mengeles Festnahme zu erreichen. Allerdings deuten die Herren an, dass ihnen Eichmann wichtiger als Mengele sei.

Simon regen die Vorgänge so auf, dass er mit einem Herzinfarkt ins Krankenhaus eingeliefert wird.

Israelische Agenten nehmen Adolf Eichmann am 11. Mai 1960 in Buenos Aires gefangen und entführen ihn neun Tage später nach Israel. Aber dadurch wird Josef Mengele aufgeschreckt: Er verschwindet aus Buenos Aires. Johann ist frustriert. Von der Kellnerin Kati erhält er den Hinweis, dass Josef Mengele erneut in Günzburg gesehen wurde, aber als er sich deshalb mit dem BKA in Verbindung setzt, erfährt er, dass der Mitarbeiter Fischer, von dem er im Vorjahr den Tipp bekam, inzwischen vom Dienst suspendiert wurde.

Inzwischen ist Johann nicht mehr sicher, ob sein seit 1945 vermisster Vater – den die Mutter nun für tot erklären lassen möchte, um neu heiraten zu können – nicht auch ein Nazi gewesen war. Er beginnt zu trinken. Als er Marlene sagt, ihr Vater (Andreas Manz-Kozár) habe im Krieg einer Wehrmachtseinheit angehört, die im Osten Kriegsverbrechen beging, trennt sie sich von ihm.

Danach überwirft er sich auch mit Thomas Gnielka, der ihm anvertraut, dass er als 17-Jähriger selbst nach Auschwitz abkommandiert worden war.

Alles ekelt Johann an. Er kündigt und beginnt in einer Anwaltskanzlei zu arbeiten. Aber dort stellt er bereits am ersten Tag fest, dass die Juristen im Interesse ihrer Mandanten nicht vor schmutzigen Tricks zurückschrecken. Ihnen geht es nicht um Gerechtigkeit, sondern ums Geschäft.

Nachdem er sich mit Thomas versöhnt hat und mit ihm nach Auschwitz gefahren ist, um dort im Namen des kranken Simon das Kaddisch für die Zwillinge Ruth und Klara zu sprechen, zieht er seine Kündigung bei Generalstaatsanwalt Fritz Bauer zurück.

Im November 1960 verhaftet er Robert Mulka (Udo Suchan), der als Adjutant des Lagerkommandanten Rudolf Höß an der Ermordung zahlreicher Menschen in Auschwitz mitwirkte. Im Monat darauf wird Richard Baer (Thomas Hessdörfer) festgenommen, der letzte Lagerkommandant von Auschwitz.

Die von Fritz Bauer geförderten Ermittlungen von Johann Radmann und Otto Haller ermöglichen es, Mulka, Baer und 20 weiteren Angeklagten den Prozess zu machen. Der erste Frankfurter Auschwitz-Prozess – der größte Strafprozess der deutschen Nachkriegsgeschichte – beginnt am 20. Dezember 1963.