1987年，本·卡森医生前往德国见到了一对夫妇，Peter和Augusta Rausch。他们的婴儿是一对后脑部相连的连体双胞胎，本·卡森相信通过手术可以将他们分离，但风险巨大，可能会失去其中一名甚至都失去。在向家属解释完风险后，本·卡森同意进行分离手术。

本·卡森投入了四个月的时间来查找研究资料，并制定了详细的手术实施方案，以提高手术成功的机率。电影镜头转到1961年的密歇根底特律，当时的本·卡森只有11岁，学校成绩不理想。他的单亲妈妈索尼娅（Sonya）虽然只有小学三年级的学历，却对儿子的成绩感到不满意，认为必须改变现状。她要求本和他的哥哥柯蒂斯（Curtis）一起背乘法表，并偷偷带他们去精神病医院接受抗抑郁治疗。然而，她经常回家发现两兄弟在看电视，于是她限制他们每周只能看两个节目，并带他们去图书馆阅读，并要求写阅读报告。实际上，妈妈还得隐瞒自己是个文盲的事实。

两兄弟很快被书中的世界所吸引，从中学到了大量的知识。一年后，本的成绩从班级的倒数变成了正数。然而，本在高中开始变得暴躁，对那些与他意见相左的朋友不友善。