Героиня драматической киноленты «Доказательство», 27-летняя Кэтрин, бросила университет и несколько лет заботилась о своем отце — гениальном профессоре математики , чья болезнь прогрессировала и делала его беспомощным человеком. С каждым годом отец все больше и больше терял связь с реальным миром и погружался в мир фантазий. Накануне своего дня рождения Кэтрин теряет отца. Она не в силах пережить эту трагедию, даже старшая сестра Клэр не до конца может понять ту боль, которую испытывает Кэтрин, хотя всячески старается поддерживать её. Унаследовав от отца дар, Кэтрин боится, что так же унаследовала его болезнь.
Ей предстоит еще столькому научиться и в этом ей помогает бывший студент отца, молодой парень Хал, который пытается найти в дневниках Роберта Льювеллина доказательство его блестящего ума и гениальности. Горе сближает Кэтрин и Хала, который давно тайно влюблен в нее. Вместе им предстоит пережить много испытаний, которые выпали на долю Кэтрин, а так же найти в тетрадях безумного старика записи, которые возможно станут научным прорывом.