4世紀、ローマ帝国末期のエジプト、アレクサンドリア。宗教をめぐる市民の対立から街が荒廃する中、類まれなる美貌と明晰な頭脳を持った女性天文学者ヒュパティア（レイチェル・ワイズ）は、分け隔てなく弟子たちを受け入れ、講義を行なっていた。彼女は訴える。「世の中で何が起きようと、私たちは兄弟です。」生徒でもあり、後にアレクサンドリアの長官となるオレステス（オスカー・アイザック）、そして奴隷ダオス（マックス・ミンゲラ）は密かに彼女に想いを寄せていた。やがて、科学を否定するキリスト教徒たちと、それを拒絶する学者たちの間で、激しい対立が勃発。戦いの最中、キリスト教指導者は知る。この都市の有力者たちに多大な影響を与えているのは、ヒュパティアだということに。そして攻撃の矛先は、彼女に向けられたのだった―。

心臓に欠陥がある主人公C・スレイターは彼の働くカフェのウェイトレス、M・トメイに焦がれるが、彼女をじっと見守ることしかできない。だが、それが効を奏して、不良に絡まれる彼女を救けた彼は次第に打ち解け、彼女にだけは自分の秘密の世界を覗かせる。待ち受ける死の不安を一人で耐えてきた青年。恋にしくじってばかりいた少女は、やっと掴んだ幸福な恋が束の間に終わると分かって苦しむが、彼の闘病生活を共に闘うことで、女性として成長していく……。