David Walsh, journaliste sportif irlandais, s'intéresse au coureur cycliste Lance Armstrong depuis ses débuts. Pris de sympathie pour le sportif, mais peu convaincu par sa capacité à devenir un champion, Walsh observe le parcours du cycliste et suit son ascension proprement surnaturelle. Des témoignages surgissent peu à peu, qui indiquent qu'Armstrong, sous la houlette du docteur Ferrari, doit son incroyable succès à de nombreux produits dopants. Walsh se mue alors en journaliste d'investigation et tente de faire éclater la vérité. Mais Armstrong, multiple vainqueur du Tour de France, est aussi populaire que puissant dans le milieu du cyclisme.