《天才少女》这部电影极具教育意义，讲述的是一个天才小女孩在被发现数学天赋后，舅舅和外祖母围绕孩子的教育抚养问题产生分歧的故事。
佛罗里达中部的一个小镇，七岁的小女孩玛丽和她的舅舅弗兰克以及一只叫弗莱德的猫生活在一起，弗兰克是一个修船工人，时不时接一些奇奇怪怪的活儿。玛丽身边有很多对她帮助很大、很积极正面的成人模范，包括弗兰克的邻居罗伯塔，还有她的老师邦妮。
片中不仅玛丽是个数学天才，她的妈妈黛安同样也是一个数学天才。同为天才，玛丽和黛安的命运却不同。
黛安的母亲伊芙琳对数学有极大的天赋，却因为结婚不得不放弃数学。后来婚姻不幸，使她对同样对数学有天赋的女儿黛安寄托了极大的希望，并为此付诸全部精力来培养女儿黛安。黛安的生命都用来证明数学方程式“纳维斯托克斯方程”，如果成功解出，就可能会获得菲尔兹奖并分享诺贝尔奖。母亲如此强大的愿景导致黛安从未参加过社交活动并被迫和初恋分手。后来黛安认识了她第二个男朋友，得知黛安怀孕后，男人离开了她。黛安还是生下了孩子，但因为自己的遭遇，对生活失去希望，割腕自杀。自杀前她托付弟弟弗兰克照顾刚出生不久的女儿玛丽。伊芙琳得知女儿自杀，非常气愤，因为女儿没有证明出“纳维斯托克斯方程”。
弗兰克从小也接受着严苛的教育，长大后成了知名大学的教授，不过弗兰克没有姐姐那样的天赋，也就免去接受母亲伊芙琳的严格教育。姐姐去世后，他开始反思这一切，为了不让玛丽重蹈覆辙，于是他辞去了教授的工作，带着玛丽来到了佛罗里达的小镇。弗兰克送玛丽去当地的幼儿园，希望玛丽有一个快乐的童年。这时，玛丽的数学天赋展现出来，不甘的外祖母找到他们，伊芙琳相信玛丽属于更适合成人的特殊学校，要带走玛丽，让她变得像妈妈一样优秀，由此故事矛盾激发。但弗兰克希望玛丽拥有一个更常规的童年——他相信这么做是尊重他的姐姐——也就是玛丽妈妈的遗愿。这场争论引发了一场关于玛丽未来抚养权问题的法律官司。
经过几次官司的审判，最终弗兰克和伊芙琳都没有得到玛丽的抚养权，玛丽最终被放到寄养家庭。玛丽难过不已，还是被迫在寄养家庭生活。后来弗兰克去看望玛丽，被寄养家庭的夫妻拒绝说玛丽不想见他。不久后邦妮老师在超市看见弗莱德的弃养信息并发给弗兰克。弗兰克这时才知道寄养家庭不过是幌子，他们早就和伊芙琳串通好争得玛丽的抚养权。
弗兰克马上去宠物收养中心带回弗莱德，随后赶往寄养家庭发现伊芙琳在给玛丽补习。弗兰克扔下一箱材料给伊芙琳，这箱材料正是黛安的遗物。这时伊芙琳才知道“纳维斯托克斯方程”早就被女儿证明出来，但黛安要求在死后才能发表。伊芙琳不肯相信，因为黛安没有发表任何方程式的信息，弗兰克则指出，黛安说的死不是她的死。
最终弗兰克让伊芙琳选择，方程式要不要发表。伊芙琳看着演算纸上一滴滴泪痕，还是选择将方程式发表出来。而玛丽则继续和舅舅生活在一起。
故事到这就结束了。这也不禁让人深思，
究竟是成为天才，还是先做少女呢？
相信大家看完后都有自己的感受。
