In Kentucky widmet sich die amerikanische Verhaltensforscherin und Zoologin Dian Fossey inspiriert von dem Anthropologen Louis Leakey dem Erforschen von Primaten. 1966 lässt Fossey ihr altes Leben hinter sich: Sie verlässt ihren Verlobten, kündigt ihre sichere Arbeitsstelle und macht sich mit Leakey nach Zentralafrika auf, um ihrem Forschungsobjekt näher auf die Spur zu kommen. Dabei haben es ihr besonders die Berggorillas angetan, die sie im Dschungel Ruandas aufsucht.
Vor Ort beginnt sie eine Romanze mit dem National Geographic-Fotografen Robert M. Campbell.
Im Verlauf ihrer Forschung setzt sie später neue Schwerpunkte: Sie untersucht genaustens 
die Kommunikation der Berggorillas untereinander und erkennt soziale Gruppenstrukturen innerhalb der Tiere. Gleichzeitig legt sie den Finger in die Wunde und macht die Öffentlichkeit auf die Bedrohung der Gorillas durch Wilderer aufmerksam …
Sigourney Weaver ist wahrscheinlich die einzige Frau, die den Kerlen in Hollywood, auch Silberrücken genannt, Paroli bieten kann. Während Arnold Schwarzenegger alles weg sprengt, was nicht bei drei aus dem Weg ist, Mel Gibson südafrikanische Killer aus Los Angeles jagt oder Sylvester Stallone in Afghanistan aufräumt, hat hochgewachsene, feingliedrige Weaver extraterrestrische Monster erlegt und Geister verjagt. In ihrem neuesten film zieht sie in Bergwälder Ruandas, freundet sich mit den dortigen Gorillas an und vertreibt die Wilderer, die seit Generationen gut vom Verkauf von Händen und Köpfen der Tiere leben.
Weaver verkörpert eine in Wissenschaftskreisen gefeierte wie umstrittene historische Figur, Dian Fossey gilt den einen als Legende für die Art und Weise ihrer buchstäblich Hautnahmen Forschung, den anderen gilt sie als Aufschneiderin, die sich nicht an wissenschaftliche Standards gehalten haben soll. Der Film interessiert diese Auseinandersetzung im Elfenbeinturm nicht. Michael Apted ("Gorky Park" – 1983) ist ganz auf der Seite seines Hauptcharakters und folgt ihr und ihren Erkenntnissen, drehte an Originalschauplätzen und brachte Sigourney Weaver mit den Gorillas auf Tuchfühlung. Sie habe im Regenwald sogar erwachsene Männchen, die Silberrücken, gelaust, sagt sie.
"Gorillas in the Mist" ist ein Abenteuerfilm, der die Reinheit der Forschung feiert: hingehen, gucken, auswerten. So sind wir in langen Szenen mit der Forscherin und ihrem Fährtenleser Sembagare im Urwald und sehen den Berggorillas beim Leben zu und einer verzückten Primatenforscherin beim glücklich sein. Das mit dem Glück ist nicht selbstverständlich. 
Bei einem ersten Versuch im Kongo hatte sie Wochen gebraucht, um in dem für sie ganz ungewohnten Terrain auch nur eine Fährte der Berggorillas zu finden, dann bricht ein Bürgerkrieg aus und Fossey wird als Spionin aus dem Land geworfen.
Den zweiten Versuch macht sie von ruandischer Seite aus, wo sie den Tieren dann näher kommt. An der Stelle flechtet der Film eine Liebesgeschichte zwischen Fossey und dem Fotografen Robert M. Campbell ein. Auch den hat es wirklich gegeben, ob es allerdings eine Romanze gab, ist unklar. Im Film wirkt sie wie ein Fremdkörper, nur dazu gut, die kleinen Veränderungen in Fossey Charakter sichtbar zu machen.
Zu Beginn ist sie die engagierte Neugierige, die übermotiviert und etwas naiv, großstädtisch naiv, in das große Abenteuer aufbricht. Je länger sie mit den Berggorillas lebt, sie studiert, desto mehr verhärten sich ihre Züge, wird ihr Zorn auf die Wilderer immer größer, sind ihr die Tiere bald näher als die Menschen. Die Entwicklung lässt sich in Dialogen mit dem Fotografen und im Liebesleben filmisch einfacher erzählen, als ohne.
In den letzten Szenen des Films ist von der naiven Großstädterin nichts mehr übrig. Fossey hat sich zu einer wen nötig um sich schlagenden Kämpferin für die Tiere entwickelt, die sie immer wieder „meine Gorillas“ nennt – einmal lässt sie sogar eine Scheinhinrichtung durchführen. Man erahnt, dass die Frau einen eigenen Charakter hat, schwierig im Umgang gewesen sein muss. Aber das gilt ja für alle entschlossenen Menschen.
Das Anliegen des Films ist es auch nicht, die Biografie kritisch zu hinterfragen. Michael Apted feiert mit "Gorillas im Nebel" das Leben, die Neugier der Forschung und die Natur.