Julian, Zeke e sua turma são alunos típicos do último ano do 2o Grau gozando de suas vidas como adolescentes comuns. Até que Zeke sofre um acidente de motocicleta e vai parar num hospital, de onde desaparece misteriosamente. Quando a busca, todas as pistas levam para a mega empresa Hybratech. Numa tentativa de resgate, eles mal percebem que a Hybratech está conduzindo experiências em seres humanos com um composto químico modificado chamado “Trioxyn-5”.
Catherine (Gwyneth Paltrow) é uma jovem atormentada pelos anos em que esteve cuidando de seu pai, Robert (Anthony Hopkins), um gênio da matemática que sofria de esclerose no fim da vida. Temendo enlouquecer que nem seu pai, Catherine se afasta de todos e vive isolada em sua casa. Na véspera do seu aniversário de 27 anos reaparece em sua vida Claire (Hope Davies), sua irmã, e Hal (Jake Gyllenhaal), um ex-aluno de Robert. Hal deseja pesquisar nos 103 cadernos escritos por Robert em seus anos de esclerose, desejando encontrar algo que possa ter alguma lógica, mas também se interessa por Catherine. Já Claire chega à cidade desejando vender a casa da família e fazer com que Catherine more com ela em Nova York.
