Fantôme de l'Univers raconte la passionnante histoire de la recherche de la matière noire, du Bing Bang aux preuves indirectes du XXIe siècle.

Le film présente les premiers indices de l'existence de la matière noire dans les années 1930 du point de vue de Fritz Zwicky, le scientifique suisse qui a marqué le concept de «matière noire». Il entraîne les spectateurs dans les profondeurs d'une ancienne mine d'or dans le Dakota du Sud où se trouve le plus sensible détecteur de matière noire du monde.

De là, les spectateurs sont emmenés au «Large Hadron Collider», le plus grand et plus puissant collisionneur de particules du monde, au CERN à Genève, où une équipe internationale de scientifiques tente de détecter les traces des particules de la matière noire. La matière noire n'a pas encore pu être observée directement, mais son existence n'est aujourd'hui plus remise en question dans la cosmologie.