7 年前
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年轻的凯瑟琳（格温妮斯.帕特洛 饰）正经历着人生中考验，她既要工作，又要照顾体病重的老父亲罗伯特（安东尼.霍普金斯 饰）。罗伯特虽然是一名著名的数学家，但晚年得病的还是无法很好的照顾自己。
罗伯特还是逝世了，凯瑟琳伤心不已，她把自己封闭起来。而罗伯特的学生哈尔（杰克.吉伦哈尔 饰）打算寻找老师遗留下来的数学笔记，这事令凯瑟琳怒不遏止。姐姐克莱尔（霍普.戴维斯 饰）希望妹妹凯瑟琳能够卖掉父亲的房子，跟自己到纽约住。因为她觉得妹妹有可能遗传到了父亲的某些病状，想能及时照顾到妹妹。凯瑟琳根本不想离开，这时候她与哈尔之间的关系也变得复杂了。
哈尔拿着凯瑟琳所给的钥匙打开了罗伯特的抽屉，一份数学样稿出现在他眼前，高兴不已的他向提议把资料以罗伯特的名义出版，但编写的人是谁，令哈尔与克莱尔都大吃一惊。。故事发生在河南省西部辛庄村。由于贫穷，黑墩（李忘雄 饰）27岁尚未娶亲成家。丁云鹤（于绍康 饰）是个退休的铁路工人，有一手种瓜的绝活，五十年代因为错说一句话被打成右派，如今平反后受邀到各地指导种西瓜。黑墩请他到辛庄做种瓜的技术顾问，丁云鹤来到辛庄后，不但指导大伙种瓜，也带来了全新的生活理念，黑墩靠种瓜致富娶上了媳妇。村支书张米贵（杨子纯 饰）刚开始反对大伙弃农种瓜，现在瓜农丰收后他又拒绝支付按合同给丁云鹤的大笔酬金，他开始给丁云鹤罗织莫须有的罪名，并利用大伙的小农意识克扣丁云鹤应得的报酬，还组织捉奸闹剧，诬陷他与女房东有奸情，丁云鹤愤怒地离开了这个失信的村庄......。
