1966 erfährt die Verhaltensforscherin Dian Fossey von den vom Aussterben bedrohten Berggorillas in Zentralafrika. Sie bittet um den Auftrag, Lebens- und Verhaltensweisen der Tiere vor Ort studieren zu dürfen. Ihr Projekt nimmt sie zuerst vom Kongo, später von Ruanda aus in Angriff. In den Virunga-Bergen gründet sie die Karisoke-Forschungsstation, wo sie unter primitivsten Bedingungen lebt. Sie ahmt Gestik und Laute der scheuen Tiere nach und gewinnt deren Vertrauen. Während ihrer Untersuchungen muss sie feststellen, dass die Tiere, obwohl sie unter Naturschutz stehen, von Wilderern brutal gejagt werden. Dian Fossey nimmt daraufhin einen erbitterten Kampf gegen einheimische Wilderer, Regierungsangehörige, Tierhändler und Sammler auf.
Auch ihr Privatleben ordnet sie ihrer Arbeit unter. So zerbricht ihre Beziehung mit dem Fotografen Bob Campbell. Ihre Forschungsberichte bringen ihr weltweit Ruhm und Anerkennung ein, ihre offenen Anklagen gegen Verantwortliche schaffen ihr aber auch eine Menge Feinde. Zuletzt bringt sie sogar die Regierung gegen sich auf. Ende 1985 wird Dian Fossey unter bis heute nicht geklärten Umständen ermordet.
Die dramatische Biografie der Dian Fossey wird von Michael Apted bildgewaltig in Szene gesetzt. Sigourney Weaver spielt eine authentische und für den Artenschutz leidenschaftlich kämpfende Frau in der Wildnis Afrikas. Sie wurde unter anderem für einen Oscar nominiert und gewann einen Golden Globe. Neben zahlreichen anderen Preisen wurde „Gorillas im Nebel“ mit insgesamt fünf Oscarnominierungen geehrt.