年轻的凯瑟琳(格温妮斯·帕特洛 饰)正经历着人生中艰难的时刻,她既要工作,又要照顾病重的老父亲罗伯特(安东尼·霍普金斯 饰)。罗伯特是一名著名的数学家,但晚年的疾病使他无法照顾自己。罗伯特去世后,凯瑟琳陷入深深的悲痛,她选择封闭自己。与此同时,罗伯特的学生哈尔(杰克·吉伦哈尔 饰)试图寻找老师遗留下来的数学笔记,这令凯瑟琳愤怒不已。凯瑟琳的姐姐克莱尔(霍普·戴维斯 饰)则希望妹妹能卖掉父亲的房子,搬到纽约与她同住,因为她担心凯瑟琳可能会遗传父亲的某些疾病。凯瑟琳拒绝离开,她与哈尔之间的关系也变得复杂。哈尔在凯瑟琳的帮助下进入父亲的住所,发现了罗伯特的数学样稿,兴奋的他提议将这些资料以罗伯特的名义出版。然而,编写者的身份让哈尔和克莱尔都感到震惊。哈尔怀疑凯瑟琳伪造了父亲的笔记,这引发了家庭成员之间的激烈冲突,最终导致凯瑟琳的内心挣扎和自我救赎。