Diawali dengan pencurian sebuah naskah oleh seorang mantan murid bernama Kaecilius (Mads Mikkelsen) dari tangan sang guru The Ancient One (Tilda Swinton) dan sebuah aksi kejar-kejaran yang akhirnya membuat Kaecilius berhasil melarikan diri. Lalu dilain tempat, Stephen Strange (Benedict Cumberbatch) merupakan dokter ahli syaraf yang dikenal sebagai seorang dokter yang sangat cerdas namun memiliki sifat arogan dan sombong. Meskipun begitu ia memiliki seorang perawat yang ia suka bernama Christine Palmer (Rachel McAdams) yang sangat dekat dengannya. Hingga suatu malam hal menakutkan yang tak ia sangka pun terjadi. Strange mengalami sebuah insiden kecelakaan mobil yang membuat kondisi tangannya hancur dan tak berfungsi sempurna. Kondisi ini pula yang akhirnya menghancurkan satu-satunya karir yang ia miliki.

Ditengah keputusasaan dan depresi, ia akhirnya mendapatkan sebuah informasi dari seseorang yang mampu menyembuhkan tangannya. Dari informasi itulah ia kemudian pergi ke Kamar-Taj dan bertemu dengan The Ancient One, yang diketahui sebagai orang yang dapat mengobati Strange. Meski awalnya ia tak percaya dengan metode pengobatan yang dikatakan oleh The Ancient One, tapi akhirnya ia menemukan suatu hal lebih luar biasa yang membuatnya lebih tertarik ketimbang metode pengobatan itu sendiri.

Karena melihat kecerdasan dan potensi bakat Strange, akhirnya ia diterima oleh The Ancient One sebagai murid. Disana ia dilatih menjadi seorang Sorcerer dan juga diperkenalkan dengan hal-hal mistik seperti ilmu sihir, kekuatan energi, dimensi lain, dan hal-hal lainnya. Hingga akhirnya ia harus menghadapi ancaman dari sang mantan murid The Ancient One, Kaecilius yang memiliki keinginan membangkitkan sebuah kekuatan Maha jahat.