De petits boulots en petits boulots, Gary (Tahar Rahim) réussit finalement à se faire embaucher dans une centrale nucléaire du sud de la France.
Affecté au nettoyage, au plus près des réacteurs, où les doses radioactives sont les plus fortes, il tombe amoureux de Karole (Lea Seydoux), jeune femme délurée au mini-short ravageur qui est, hélas, mariée à l’un des membres de son équipe.
L’amour et les radiations contaminent lentement Gary. Être licencié parce qu’il a absorbé trop de radiations ou être découvert : chaque jour la menace se fait plus pressante…

Trois ans après le très prometteur Belle Épine, Rebecca Zlotowski retrouve Léa Seydoux et embarque Tahar Rahim dans ce drame social inspiré du livre d’Elisabeth Filhol, La Centrale.
Présenté à Cannes en section Un Certain Regard, le film a séduit les festivaliers par la tension qu’il maintient d’un bout à l’autre sur le destin des deux principaux protagonistes (Léa Seydoux et Tahar Rahim dans un des plus beaux couples de cinéma de l’année) et par le regard sans complaisance qu’il pose sur le monde du travail dans les centrales nucléaires.
On y découvre un nouveau prolétariat d’ouvriers non qualifiés, envoyés au casse-pipe dans les réacteurs pour nettoyer les zones contaminées et obligés de cacher les doses de radiations qu’ils reçoivent quotidiennement pour pouvoir conserver leur travail.
Cette partie du récit, filmée de manière presque documentaire et d’un réalisme effrayant, donne à l’histoire d’amour entre Gary et Karole une urgence et une force dramatique qui font souvent défaut au cinéma français.
À son meilleur (le fim n'est pas exempt de défauts), Grand Central évoque une manière de Germinal nucléaire filmé par les frères Dardenne. Impression renforcée par la présence de leur acteur fétiche, Olivier Gourmet, en chef d’équipe sans illusions.