En 1967, poco antes del nacimiento de Agustín Fernández Mallo, su padre, un hombre nacido un pequeño pueblo leonés, veterinario de profesión y firme creyente en la ciencia y el progreso, se embarcó en un viaje pionero por Estados Unidos con el objetivo de traer una veintena de vacas en un avión hasta Galicia. Casi medio siglo después, será el escritor quien realice su propio periplo por tierras americanas, tratando de reconstruir los pasos de su progenitor antes de que éste pierda la memoria.

Madre de corazón atómico recorre un siglo de Historia de España a través de una red de historias y leyendas familiares, de gente anónima que ha vivido la guerra civil, la posguerra, la democracia y el cambio de siglo. Como afirma el narrador, «la vida escribe la ficción que nosotros jamás nos atreveremos a escribir».