Filmen handler om den ekstremt utraditionelle professor dr. William Marston, forfatter til tegneseriefiguren Wonder Woman, og opfinder af blandt andet løgnedetektoren. Men som privat levede et yderst usædvanligt kærlighedsliv med to kvinder.
Faktum er, at kun det virkelige liv kan fortælle sådan meget usædvanlige kærlighedshistorier. Og denne gang forfatterne til filmen Professor Marston & Wonder Women besluttede at afsløre det usædvanlige kærlighedsliv hos skaberen af tegneseriefiguren Wonder Woman dr. William Marston, Harvard-psykologen og opfinderen, der hjalp med at opfinde den moderne løgnedetektor og skabte tegneseriefiguren tilbage i 1941 Vidunderkvindenn. Marston var i et polygamt forhold (et forhold med to kvinder) med sin kone Elizabeth og Olive Byrne, en tidligere studerende. Det var dette meget usædvanlige forhold, der var afgørende for skabelsen af karakteren Wonder Woman, da de feministiske idealer om Elizabeth og Olive er fanget i skabelsen af denne karakter.
dr. Marston døde af hudkræft i 1947, men Elizabeth og Olive forblev et par og opfostrede børn sammen. Filmen fokuserer på skabelsen af en af de mest succesrige filmkarakterer i det sidste årti - Wonder Woman.
