“อัจฉริยะสุดดวงใจ” เป็นเรื่องราวของแฟรงค์ (คริส อีแวนส์) หนุ่มโสดที่ต้องดูแลและเลี้ยงดูแมรี่ (แม็คเคนน่า เกรซ) หลานสาวที่เป็นเด็กอัจฉริยะ แมรี่มีความอัจฉริยะด้านคณิตศาสตร์ที่น่าทึ่งในวัย 7 ขวบ แฟรงค์มีแผนที่จะส่งแมรี่ไปโรงเรียนธรรมดา แต่แผนนี้ถูกขัดขวางเมื่อย่าของเธอ, เอเวอลิน (ลินเซ่ย์ ดันเคน), สนใจแมรี่และพยายามทำลายแผนของแฟรงค์