Narra la historia de una joven y enigmática mujer atrapada entre el pasado de su padre y la sombra de su propio futuro, explorando los vínculos entre la genialidad y la locura, las tiernas relaciones entre padres e hijas y la naturaleza de la verdad y la familia.

En la víspera de su vigésimo séptimo cumpleaños, Catherine (Paltrow), una joven que ha pasado años cuidando a su brillante pero inestable padre, un genio de las matemáticas llamado Robert (Hopkins), no sólo deberá sobrellevar la llegada de una hermana con la que apenas tiene relación, Claire (Davis), sino también atender a Hal (Gyllenhaal), un antiguo alumno de su padre, que espera encontrar datos de gran importancia en los 103 cuadernos de trabajo de Robert.

Al tiempo que comienza a entablar una profunda amistad con Hal y a hacer frente a los estrictos planes que tiene Claire para su vida, Catherine lucha por resolver una incógnita mucho más desconcertante: ¿Heredará ella la locura - o la genialidad - de su padre?