Om en tysk-jødisk immigrantfamilies dramatiske skjebne i de siste ukene av andre verdenskrig - og om hva som skjer når atombomben slippes en augustdag i 1945. Den berømte filmskaperen Elie Ezerman nærer en drøm om den store, grensesprengende antikrigsfilmen Brennofferet. Når Ezerman dør, finner man Brennofferet nedtegnet som en roman, med enkelte filmatiske kommentarer. Her skildrer Ezerman sine opplevelser under et opphold i Los Alamos, et bortgjemt våpenlaboratorium i fjellørkenen i New Mexico, sommeren 1945. Sentralt i fortellingen står Elies gamle venn, kjernefysikeren Abraham Urenthal, hans vakre hustru Sarah og deres unge sønn som deltar i krigen mot Japan som jagerflypilot. I Los Alamos oppdager Ezermann raskt at hans bevegelser blir nøye overvåket av en nidkjær sikkerhetsoffiser. Brennofferet er en fortelling om krigens galskap, om vitenskap og etikk, og om det som ofres når verden eksploderer.