얼룩말과 초코파이를 좋아하는, 겉보기엔 또래 아이들과 다른 것 하나 없는 귀엽고 사랑스럽기만 한 초원. 어느날 초원이는 자폐증이라는 청천벽력같은 진단을 받게 되고, 엄마 경숙은 감당할 수 없는 현실 앞에 좌절한다. 그러나 경숙은 초원이가 달리기에만큼은 정상인보다도 월등한 능력을 가지고 있음을 발견하고, 달릴 때만큼은 남들과 다르지 않은 아들의 모습에 희망을 갖고 꾸준히 훈련시킨다. 시간이 흘러 어느덧 20살 청년이 된 초원. 그러나 지능은 여전히 5살 수준에 머물고 있다. 모르는 사람 앞에서 아무렇지도 않게 방귀를 뀌어대고, 동생에겐 마치 선생님 대하듯 깍듯이 존댓말을 쓰고, 음악만 나오면 아무데서나 특유의 막춤을 선보이기 일쑤이니, 어딜 가든 초원이가 있는 곳은 시끄러워지기 마련이다. 하는 짓이나 말투는 영락없는 5살 어린애이지만 어린 시절부터 꾸준히 해온 달리기 실력만큼은 여전히 최고인 초원. 경숙은 자신의 목표를 ‘초원의 마라톤 서브쓰리 달성’으로 정하고 아들의 훈련에만 매달린다...

수학에 천재적인 재능을 가진 ‘네이든’에게 세상 누구보다 특별한 존재였던 아빠가 갑작스런 교통사고로 세상을 떠난다. 그의 곁에는 아들의 마음의 문을 열기 위해 노력하는 엄마 ‘줄리’와 한때 ‘네이든’처럼 수학 천재였지만 지금은 마음과 몸의 병을 앓고 있는 수학선생 ‘험프리스’가 있다. 그들의 애정과 지도로 ‘네이든’은 국제수학올림피아드 영국 대표로 선발돼 대만에서 열리는 합숙 훈련에 참가 기회를 얻는다. “이상해요. 장메이와 같이 있을 때는 뇌의 작용이 평소와 달라져요.” 둘이 한 팀을 이뤄 실력을 겨루는 합숙훈련. ‘네이든’은 함께 팀이 된 중국 소녀 ‘장메이’에게서 특별한 감정을 느끼기 시작한다. 그것은 그동안 숫자로 세상을 이해한 ‘네이든’에게 수학공식으로도 풀리지 않는 이상한 감정이다. 캠브리지대학에서 열리는 국제수학올림피아드 대회 날. 시험지를 받아든 '네이든'은 아버지의 사고에도 흘리지 않았던 눈물을 왈칵 쏟는데...

고고학자인 남편 알렉스와 함께 외국의 유적지에서 살던 건축가 루스. 답사 도중 사고로 알렉스는 사망하지만, 딸 샐리는 아빠가 달나라에 갔다 믿으며 달에 가까워지기 위한 노력을 한다.

켈리는 대학교에 가기 위해 자폐증을 앓고 있는 남동생 톰을 시설로 보내려고 한다. 하지만 양부인 조니가 호랑이를 사느라고 돈을 다 빼서 쓰는 바람에 은행 계좌에 돈이 없어 시설을 보내지 못하고 집으로 돌아온다. 그녀는 조니에게 자신의 돈을 빼간 사실에 대해 따지지만, 오히려 그는 호랑이가 사람들을 불러 모으고 돈이 될거라고 말한다. 대학에 가고 싶은 마음과 자폐증이 있는 동생을 돌봐야 한다는 마음에서 갈등하고 있던 켈리는 자신이 동생을 죽이는 악몽을 꾸고 잠에서 깨어난다. 조니는 술을 마시기 위해 밖으로 나갔다는 쪽지를 보고 냉장고에서 물을 꺼내 마신 그녀는 방으로 올라오는 도중 이상함을 느끼고 1층을 내려다보았고, 거대한 벵갈 호랑이가 돌아다니는 것을 발견하게 된다. 밖으로 도망가기 위해 창문과 문을 다 열어보지만, 태풍을 대비하기 위해 설치된 판자 때문에 밖으로 나갈 수가 없다는 사실을 알게 되는데…

제이크 라이너(Jake Rainer: 리차드 드레이퍼스 분)는 자폐증 어린이들을 전문으로 치료하는 정신과 의사다. 따뜻한 성품과 유머를 겸비한 그는 환자들과 병원직원들에게 인기가 많은 성공한 의사였지만, 예기치 않은 의료사고의 발생으로 인해 모든 일에 자신을 잃게 된다. 끝없는 죄의식과 이로 인한 결혼 생활의 삐걱거림은 아내인 카렌(Karen Rainer: 린다 해밀턴 분)을 떠나게 한다. 그러던 어느날, 제이크에게 한 살인 사건을 해결해 달라는 요청이 들어온다. 어느 부부가 잔인하게 살해당하고, 유일한 증인은 9살짜리 자폐증에 걸린 소년 팀 워덴(Tim Warden: 벤 폴크너 분)과 18살짜리 누나 실비(Sylvie Warden: 리브 테일러 분)이다. 한편, 라이벌인 닥터 르네 헬링거(Dr. Harlinger: 존 리스고우 분)는 어느 누구와도 의사소통을 하려하지 않는 팀에게 관심을 갖게되고, 제이크는 팀과 가까이 하면 할 수록 더욱 깊은 미스테리에 빠져든다. 깊은 충격으로 인한 갑작스러운 자폐증세임이 드러나자 제이크는 정신분석학적 수단으로 범인을 추적하는데...

벅에게는 자폐증 환자인 누이 몰리가 있다. 몰리는 나이가 스물 여덟이지만 정신연령은 세 살 정도에 불과하다. 벅은 몰리를 위해 모험을 하는데, 검증되지 않은, 시험 단계의 치료법을 사용하기로 한 것이다. 몰리는 수술을 받는데, 수술의 결과는 누구도 예측하지 못한 것이었다. 수술은 몰리를 천재로 만들어 버린다.