Mary Adler, âgée de 7 ans, témoigne d'un don hors du commun pour les mathématiques. Son oncle Frank craint que Mary n'ait pas la chance d'avoir une enfance normale : Diane, la mère de Mary, était une prometteuse mathématicienne, et a dédié une partie de sa vie au problème de Navier-Stokes. Elle s'est suicidée alors que sa fille n'avait que 6 mois. Il décide d'inscrire Mary dans une école classique. Dès son premier jour, sa maîtresse, Bonnie Stevenson, découvre que Mary est capable de résoudre des problèmes de mathématique très complexes. Mais lorsque la grand-mère de Mary réapparaît après des années d'absence et demande la garde de l'enfant, la situation se complique.