Tampa, Floride. C'est le premier jour d'école de Mary, qui a pourtant déjà 8 ans. Après l'avoir déposée au bus scolaire, Frank est grondé par sa voisine, Roberta, qui lui reproche de prendre un risque en scolarisant Mary. En classe, Mary étonne son institutrice, Bonnie, en résolvant des problèmes mathématiques complexes. Bonnie convoque Frank dans le bureau de la directrice : Bonnie et cette dernière voudraient mettre Mary dans une école pour surdoués. Mais Frank veut que Mary ait une vie normale. Bonnie passe une soirée arrosée avec Frank et termine dans son lit. Le lendemain matin, elle est surprise par Mary, qui était censée être chez Roberta. Evelyn, la mère de Frank, arrive à Tampa. La mère de Mary, Diane, était elle aussi surdouée. Suite à une enfance malheureuse sous la pression d'Evelyn, elle s'était suicidée après la naissance de Mary, qu'elle avait préalablement confiée à Frank. Evelyn entame une procédure pour obtenir la garde de sa petite-fille. Après un procès douloureux, Mary est confiée à une famille d'accueil, mais Evelyn continue à la voir en secret, pour lui donner des cours de mathématiques. Frank le découvre. Il révèle à Evelyn que Diane avait résolu l'équation Navier-Stokes, l'un des problèmes du Prix du millénaire, et que Frank devait publier son travail après la mort de leur mère... Frank lui donne les documents nécessaires pour publier ce travail à titre posthume, en échange de quoi Mary retourne vivre avec lui.