בעיירת קטנה ליד טמפה, פלורידה חי פרנק אדלר (כריס אוונס). פרנק הוא רווק שמגדל ילדת פלא, אחייניתו מרי אדלר (מקנה גרייס). דיאן אדלר, אמה של מרי, הביאה אותה לפרנק לפני שהתאבדה. על אף כישרונה יוצא הדופן במתמטיקה פרנק מתכנן לאפשר לה להיות תלמידה רגילה בבית הספר. הוא מאמין כי דיאן השאירה לו את מרי, על מנת שיאפשר לה לחוות ילדות רגילה, להתחבר לילדים אחרים ולהנות. אימו המזדקנת אוולין (לינדזי דאנקן) מאיימת להפריד ממנו את הילדה ומגישה תביעה לקבל אפטרופסות על מרי. אוולין מאמינה כי מתת אינטלקטואלי שכזה, מחייב מחויבות מוחלטת ללימודים. היא טוענת כי פרנק פוגע למעשה במרי כיוון שמונע ממנה להגשים את הפוטנציאל שלה. שתי דמויות חשובות נוספות בחייהם היא שכנתם רוברטה, שעוזרת בגידול הילדה ובוני המורה של מרי, שמגלה את כישרונה יוצא הדופן.
במהלך המשפט נחשפים פרטים מחייהם של אוולין, פרנק ודיאן. אוולין הייתה מתמטיקאית מוכשרת, שנאלצה לעזוב את לימודיה על מנת להתחתן ולגדל ילדים. היא מפעילה לחץ עצום על דיאן, כשהיא למעשה מנסה להגשים את חלומה דרכה. דיאן אמנם אהבה לעסוק במתמטיקה, אך גם רצתה לחוות חיים אחרים מלבד מתמטיקה. היא הקדישה את זמנה לפתור את משוואות נאוויה-סטוקס, אך התאבדה לפני שהצליחה. פרנק היה מרצה נחשב בפילוסופיה לפני שקיבל על עצמו את גידולה של מרי.
פרנק מבין כי השופט יבחר להעביר את מרי לחסותה של אמו, ונאלץ להסכים לעסקת טיעון. מרי תעבור למשפחה אומנת (ולא לידי אוולין) שתגור לידו ותלמד בבית ספר טוב למחוננים. מרי עוברת למשפחה האומנת יחד עם החתול האהוב שלה. אחרי מספר שבועות, פרנק מגלה כי אוולין עקפה את ההסכם, ובעצם מחליטה על חינוכה של מרי בעקיפין. פרנק מגיע עם רוברטה לקחת חזרה את מרי. פרנק מגלה לאוולין כי דיאן פתרה את הבעיה המתמטית שעבדה עליה. דיאן הפקידה את הפתרון עם פרנק, תוך כדי שדרשה שהפתרון יתפרסם רק לאחר מותה של אוולין. פרנק מציע לאוולין את הפתרון תמורת הסכמתה לעזוב אותו ואת מרי. אוולין נשברת כאשר היא מגלה את האמת, אך מסכימה לעסקה. פרנק לוקח חזרה את מרי. הסרט מסתיים כאשר רואים כיצד מרי מצליחה לשלב לימודי מתמטיקה באוניברסיטה, לפעילות חברתית עם חברות.
