Marguerite est la seule élève parmi les garçons à l'École normale supérieure (ENS), où elle se montre talentueuse en mathématiques. Elle est en train de terminer sa thèse sur la conjecture de Goldbach et doit présenter ses travaux devant des chercheurs à un séminaire. Son directeur de thèse Laurent Werner l'informe alors qu'il vient d'accepter de superviser un autre doctorant, Lucas Savelli, un brillant étudiant venant de l'université d'Oxford.
Lorsque Marguerite présente ses travaux en public, Lucas intervient car il a trouvé une erreur dans ses travaux qui invalide tout son travail. Décontenancée, Marguerite quitte brusquement la salle. Laurent Werner lui conseille de changer de sujet de thèse et de travailler désormais avec un autre professeur. Mais Marguerite décide de démissionner de l'ENS et d'arrêter les mathématiques qui étaient toute sa vie.
Elle sort alors de la bulle dans laquelle elle vivait jusque là et rencontre des personnes très différentes d'elle, à commencer par Noa, une jeune femme aimant la danse et la fête, qui devient sa colocataire. Elle travaille comme vendeuse dans un magasin de chaussures. Les deux jeunes femmes peinant à payer leur loyer, Marguerite se met à jouer au mah-jong, jeu dans lequel elle devient presque imbattable. Elle participe à des tournois clandestins, et en fait sa principale source de revenus lorsqu'elle perd son emploi dans le magasin de chaussures pour avoir refusé d'obéir à "un ordre illogique".
Sa mère Suzanne et Laurent Werner se font du souci pour elle et essaient de la faire rentrer dans le droit chemin de la recherche. Laurent Werner aimerait également qu'elle co-signe un article scientifique avec lui et Lucas Savelli, car il est en partie basé sur ses travaux à elle, mais Marguerite préfère suivre sa voie et ne veut plus rien avoir à faire avec l'ENS.
Elle se remet toutefois à étudier la conjecture de Goldbach, seule dans un premier temps, en repeignant le mur de sa chambre en noir pour pouvoir avoir un tableau noir. Puis elle contacte Lucas Savelli, dont elle apprécie les compétences malgré leur rivalité. Ils se mettent à travailler régulièrement ensemble, et peu à peu, une complicité naît entre les deux mathématiciens, qui évolue vers une attirance mutuelle. Marguerite se rend compte qu'elle est amoureuse, pour la première fois de sa vie.
Marguerite devient obsédée par ses recherches mathématiques, jusqu'à menacer sa santé mentale. Noa prend les choses en main, et la convainc de partir s'installer chez sa mère quelque temps. Pendant ce temps, Lucas et Laurent Werner sont invités à un colloque à Lausanne. Marguerite décide de s'y rendre sans invitation, pour parler de ses résultats avec Lucas. Elle a réalisé de réelles avancées, et se retrouve finalement à improviser une présentation de ses résultats devant plusieurs congressistes, parmi lesquels Laurent Werner. Elle est chaleureusement applaudie, et Laurent Werner est fier de dire qu'elle est son élève.
Anna Novion a choisi Ella Rumpf pour le rôle de Marguerite, après l'avoir rencontrée, longuement discutée et observée, sans lui faire passer d'essais : « J'ai su que c'était elle », raconte la réalisatrice. Anna Novion a fait appel à la mathématicienne française, Ariane Mézard comme consultante pour tous les aspects purement mathématiques du film. De fait, selon la réalisatrice, « Les équations que l’on voit dans le film sont toutes authentiques » au point que le film a permis à Ariane Mézard de faire « de vraies avancées sur [la conjecture de Goldbach] en amont du tournage ». L'actrice a travaillé avec elle pendant quatre mois, quatre heures par semaine, sur les mathématiques, dont elle a appris les formules par cœur pour donner l'impression extrêmement naturelle dans le film
Le milieu des mathématiques est ultra compétitif. Ceux qui poursuivent des recherches savent qu’ils font partie de l’élite. C’est le cas de Werner. C’est un ambitieux qui estime ne pas avoir été reconnu à la hauteur de son talent. Il en a nourri du ressentiment. Il a toujours foi dans les mathématiques mais la frustration le ronge. Werner est une figure de pouvoir qui empêche Marguerite de s’accomplir. Depuis son entrée à l’ENS, elle le voit comme un protecteur et convoque des sentiments là où lui impose une distance. Ellecherche à lui plaire, comme une fille veut être aimée par son père. Werner est incapable de prendre cette place et ce n’est pas non plus son rôle. Marguerite ressent à un moment donné une trahison de sa part. Je ne porte aucun jugement : Marguerite n’est pas la victime et Werner le bourreau. Chacun est dans sa vérité.
Source : Dossier de presse