Zoals er meer één spermacel de geboorterace kan winnen om zo uit te groeien tot Leven, zo kan er ook maar één tafeltennisser de beste zijn en onsterfelijk worden. Aldus de opening van Marty Supreme: een kinderkoor zingt Alphaville’s ‘Forever Young’ terwijl de eicel langzaam in een vliegende pingpongbal verandert.

Marty Mauser (Timothée Chalamet), - losjes gebaseerd op Marty Reisman- heeft een uniek talent en droomt ervan wereldkampioen tafeltennis te worden. Maar in de VS van de vroege jaren vijftig is die sport nauwelijks populair en Marty zit gevangen in een bekrompen Joods milieu. Zijn moeder en oom Murray dwingen hem om op termijn de familieschoenwinkel over te nemen en eisen volledig toewijding.
Als Marty zijn overtocht naar het WK in Londen bij elkaar rooft, om deel te nemen aan de British Open om de regerende kampioen te verslaan, krijgt hij een krakend stapelbed toegewezen. Daarna bluft en liegt hij snel wat bij elkaar: een suite in het Ritz, een nacht met dé Amerikaanse actrice (Gwyneth Paltrow) van het Interbellum en de aandacht van haar echtgenoot: de oppermachtige pennenmagnaat Milton Rockwell.
Alle luxe van de naoorlogse wereld lijkt binnen handbereik te liggen voor een Amerikaans-Joodse jongen met talent. Maar dat verandert als hij in een wedstrijd genadeloos afgestraft wordt door de Japanse Endo.

In zijn zoektocht naar succes gaat hij tot het uiterste en belandt in een wereld vol verleiding, risico’s en uitdagingen.
Terwijl hij alles op alles zet om zijn droom waar te maken, ontdekt hij hoe hoog de prijs van succes echt is.