Lorenzo'nun Yağı, nadir ve ölümcül bir hastalığa yakalanan küçük bir çocuğun yaşam mücadelesini ve ailesinin ona çare bulmak için verdiği savaşı anlatıyor. Lorenzo hastalığın etkisiyle giderek zayıflar, doktorlar kesin bir tedavi sunamaz ve Augusto ile Michaela Odone oğulları için kendi yolunu çizmeye başlar. Çift, tıp kitaplarını karıştırır, uzmanlarla görüşür ve umut veren her bilgiyi tek tek takip eder. Susan Sarandon'un oynadığı Michaela Odone, pes etmeden araştırmayı sürdürürken, Nick Nolte'nin can verdiği Augusto Odone da çözüm arayışını bırakmaz. Professor Nikolais ve Loretta Muscatine gibi isimler de bu arayışın içinde yer alır. Film, gerçek bir hikayeden yola çıkarak ailenin zamana karşı verdiği mücadeleyi izleyiciye aktarıyor.