Fabuła Film poprzedza wypowiedź filozofa Władysława Tatarkiewicza, który wyjaśnia pochodzenie słowa „iluminacja” jako stanu oświecenia, w którym „umysł bezpośrednio widzi prawdę, jak oczy widzą realny świat […]. Aby osiągnąć ten stan, potrzeba tylko czystości serca. Ta czystość serca jest ważniejsza od działania umysłu”.
Akcja Iluminacji rozgrywa się w latach 1961–1969. Bohaterem filmu jest Franciszek Retman, młody intelektualista z Pułtuska. Pierwsze kadry fabularyzowanej części filmu ukazują głównego bohatera podczas rutynowych pomiarów wzrostu i wagi ciała oraz badania jego zdolności intelektualnych. Po maturze Franciszek nie jest pewien, co studiować; ostatecznie zdaje egzaminy wstępne na fizykę na Uniwersytecie Warszawskim. Na studiach bierze udział w zażartych debatach studenckich o znaczeniu fizyki jako nauki. Podczas studiów poznaje absolwentkę historii sztuki, Agnieszkę, z którą wdaje się w przelotny romans. Podczas późniejszego przyjęcia w zamożnej willi Franciszek dostrzega, że jej dawny przyjaciel bije ją po twarzy. Wdaje się z nim w bójkę, po czym dostaje cios w żołądek. Agnieszka wyrzuca Retmana z pokoju.