在一個風景如畫的英國鄉村，自然學家查爾斯·達爾文（保羅·貝坦尼 Paul Bettany 飾）與妻女一起過著恬靜的生活。他十歲的大女兒安妮對世界充滿好奇，達爾文便教予她很多自然和科學知識，其中還包括他的進化論，然而在世人都相信上帝乃造物主的當時，女兒口中的進化論無疑是危險的，以至于令她被家庭教師體罰，就連達爾文深愛的妻子艾瑪（詹妮弗·康納利 Jennifer Connelly 飾）也無法認同他的觀念和研究。更令達爾文受創的是，不久后，小安妮因生病早夭，唯一一個支持他完成學說的力量之源也黯淡了，整理《物種起源》手稿的工作變得猶如逆行荊棘，舉步維艱……