Em 2003, o estudante da Universidade de Harvard, Mark Zuckerberg, tem a idéia de criar um site para determinar a atratividade das universitárias, depois que sua namorada, Erica Albright, termina com ele. Habilidoso, ele acessa ilegalmente diversos bancos de dados de jovens do campus da Universidade, fazendo downloads de nomes e fotos de estudantes do sexo feminino e, usando um algoritmo que permite ranquear jogadores de xadrez, fornecido pelo seu melhor amigo, Eduardo Saverin, ele cria em poucas horas um site, que recebe o nome de “Facemash.com”, através do qual os estudantes masculinos podem iterativamente determinar qual de duas jovens, apresentadas num determinado instante, é a mais atraente.

Mark é punido com seis meses de estágio acadêmico após o tráfego para o site provocar a queda de partes da rede de Harvard, e o site se tornar um dos mais vilipendiados pela comunidade feminina da Universidade. No entanto, a popularidade do “Facemash” e o fato de que Mark o criou em uma noite, enquanto se achava embriagado, chamam a atenção dos irmãos Cameron e Tyler Winklevoss, gêmeos idênticos e membros da equipe de remo de Harvard. Uma vez procurado pelos Winklevoss, Mark aceita o convite para trabalhar como programador do site deles, o “HarvardConnection”, através do qual as pessoas poderão criar suas próprias páginas, colocando seus perfis, interesses, fotos, amigos, páginas essas que serão compartilhadas.

Logo depois, Mark procura Eduardo e lhe fala da idéia de construir o que chama de “Thefacebook”, um site de rede social on-line exclusivo para os estudantes de Harvard. Na ocasião, ele explica que esse projeto permitirá que as pessoas compartilhem informações pessoais e sociais de forma segura.

Eduardo concorda em ajudar Mark, fornecendo mil dólares para o início do site. Após a conclusão, eles distribuem o link para as conexões de Eduardo no Clube SK Phoenix, e rapidamente torna-se popular em todo o corpo discente. Ao descobrirem o “Thefacebook”, os gêmeos Winklevoss e Divya Narendra acreditam que Mark roubou a idéia deles, ao mesmo tempo em que parou com o desenvolvimento do “HarvardConnection”. Cameron e Divya sugerem processá-lo por roubo de propriedade intelectual, mas Tyler os convence de que podem resolver a questão como "senhores de Harvard", sem recorrerem aos tribunais.

Em uma palestra de Bill Gates, as universitárias Christy Lee e Alice Cantwell se apresentam a Eduardo e Mark. Elas lhes pedem para serem aceitas no “Thefacebook”. Em seguida, os convidam para um Bar, onde fazem sexo no toalete. De lá, Mark corre até sua ex-namorada, que não tem conhecimento da existência do “Thefacebook”, por não ser uma estudante de Harvard. Intrigado com isso, ele decide expandir o site para outras Universidades. Christy, Mark e Eduardo retornam depois ao quarto de Mark, onde desenvolvem a estrutura da empresa e seu plano de expansão.

O crescimento da popularidade do “Thefacebook” faz com que eles decidam expandi-lo, ainda mais, para outras Universidades do nordeste dos Estados Unidos, enquanto os gêmeos Winklevoss e Divya Narendra tornam-se cada vez mais indignados por verem sua idéia avançar sem eles. Tyler se recusa a processá-los, preferindo acusar Mark de violar o Código de Conduta do Estudante de Harvard. Através de contatos do pai, ele consegue agendar uma reunião com Larry Summers, presidente da Universidade, o qual não vê motivos suficientes para uma ação disciplinar, nem para o “Thefacebook” em si.

Através de Christy, agora namorada de Eduardo, este e Mark agendam uma reunião com Sean Parker, co-fundador do Napster. Na reunião, Eduardo se mostra cético em relação a Parker, ao observar sua problemática pessoal, enquanto Mark fica impressionado com ele, por apresentar uma visão semelhante à do “Thefacebook”. Embora não cheguem a nenhum acordo, Parker sugere que substituam o nome de seu site, por simplesmente “Facebook”. Ainda por sugestão de Parker, Mark transfere a base de operação da empresa para Palo Alto, na Califórnia, enquanto Eduardo permanece em Nova York para conseguir apoio publicitário. Quando de uma visita de Eduardo à nova base de operação, este fica furioso ao descobrir que Parker está tomando decisões de negócios pelo “Facebook”. Depois de uma discussão com Mark, ele congela as contas bancárias da Empresa e retorna à Nova York. Já em casa, Eduardo e Christy discutem por conta de ciúmes dela, discussão que termina com o rompimento do relacionamento dos dois. Por telefone, Mark pede a Eduardo para que volte imediatamente a Palo Alto, pois um tal de Peter Thiel fez um investimento de meio milhão de dólares, o que implica na redação de um novo contrato, de constituição da Empresa, que represente a nova divisão acionária. Eduardo embarca imediatamente para a Califórnia, onde os documentos são assinados por todos os envolvidos.

Enquanto isso, na Inglaterra, ao participarem da Regata Henley Royal, os gêmeos Winklevoss se mostram indignados ao verificarem que o Facebook foi expandido para diversas Universidades inglesas, decidindo, finalmente, processar Mark Zuckerberg. Por outro lado, Eduardo descobre que o acordo que assinou com os demais acionistas permitiu que os novos investidores diluíssem sua participação, de um terço a menos de um décimo de um por cento, mantendo os percentuais de participação dos demais acionistas. Depois de confrontar seu antigo amigo, ele anuncia sua intenção de processá-lo.

Mais tarde naquela noite, Sean Parker é preso por posse de cocaína quando se achava, em companhia de alguns estagiários, comemorando a inscrição do membro do Facebook de nº 1.000.000.

Como resultado dos dois processos movidos contra Mark, Cameron e Tyler Winklevoss receberam um pagamento de US$ 65 milhões e assinaram o acordo de confidencialidade, enquanto Eduardo Saverin assinou um acordo não revelado e seu nome voltou a figurar como o principal co-fundador do Facebook. Quanto a Mark, foi reconhecido como o mais jovem bilionário do mundo.