Dark Matter er en dramatisk historie om den kinesiske studenten, Liu Xing som kommer til USA med hodet fullt av geniale ideer og store planer. Han begynner å arbeide for professor Jacob Reiser ved Valley State University med å bygge en modell over universets opprinnelse basert på Reisers teorier. Men Xings studier om mørk materie kommer i konflikt med Reisers teori.