电影《天才少女》讲述7岁女孩玛丽具有超高的数学天赋，小小年纪已经开始研究微分方程。然而在对玛丽这个天才的教育问题上，舅舅和外婆的理念产生了不可调和的分歧，最终到了对簿公堂争夺抚养权的地步。
玛丽的天赋来自于遗传——她的母亲是著名的女数学家，有望获得菲尔兹奖，她的一生几乎都在致力于解决数学界的七大难题之一——纳卫尔-斯托可方程。但是却年纪轻轻就自*身亡，当时的玛丽才刚刚出生不久，就被决意自*的母亲交给了舅舅抚养。
外婆艾芙琳是一个强势的女人。剑桥毕业的她从前就是从事数学研究，但是最终为了家庭放弃了自己钟爱的事业。于是她将自己的愿望寄托在后代的身上。对于极具数学天赋的女儿，她完全剥夺了她的自由，也无情地摧毁了她的爱情。最终女儿黛安被渣男所骗，生下外孙女玛丽，而她在此七年之间竟也从未寻找过玛丽的下落。
她渴望黛安能够解出那道难题，却从在意黛安是否快乐，她成就了黛安的数学事业，同时也让女儿对自己充满了恨意——黛安死前其实已经证明纳卫尔-斯托可方程，但是却执意要在母亲去世以后才公开……
至于舅舅弗兰克，他本是波士顿大学哲学系副教授，为了让玛丽过上快乐的与普通人一样的生活，不重蹈姐姐的覆辙，他选择以修船工的身份生活在一个偏僻的城镇。玛丽的天赋实在惊人，智商太高的她完全没有办法交到同龄的朋友——因为没有共同语言。而弗兰克对此不但没有兴奋，反而更加担忧。
他送玛丽去上普通的小学，要求她“不要自以为聪明”“不要觉得别人是傻瓜”……弗兰克拒绝了天才儿童教育学院的奖学金，甚至认为宁愿消耗掉玛丽的天赋，也要让她过得幸福！
一方害怕浪费了天赋，认为特殊的人肩负着特殊的使命和责任，他们本就不能像正常人一样生活，并且孤独痛苦是他们应该且必须承受的代价。另一方则认为天才也应该过上基本正常的生活，他们可以快乐，可以与他人相处。
双方都不愿意玛丽被对方带走，哪怕妥协将她送往寄养家庭……
超出常人的天赋，到底是上帝的垂青还是魔鬼的诅咒？
