Η Όλιβ Σμιθ είναι υποψήφια διδάκτορας Βιολογίας στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ και δέχεται ως πραγματικότητα μόνο ό,τι μπορεί να υποστηριχθεί από δεδομένα.
Ως αποτέλεσμα δεν πιστεύει καθόλου στον έρωτα και στις μακροχρόνιες σχέσεις, παρόλο που η καλύτερή της φίλη, η Αν, είναι μια αθεράπευτα ρομαντική ψυχή.

Θέλοντας να την πείσει ότι είναι καλά και ότι προχωράει στη ζωή της, η Όλιβ λέει ένα μικρό ψεματάκι… ότι βγαίνει με κάποιον, και μάλιστα ότι είναι πιο ευτυχισμένη από ποτέ!
Όμως η Αν δεν ξεγελιέται εύκολα.
Ως γνήσια επιστήμονας η Όλιβ πανικοβάλλεται και για να της το αποδείξει φιλάει τον πρώτο άντρα που βλέπει μπροστά της!

Ο άντρας αυτός τυχαίνει να είναι ο Άνταμ Κάρλσεν, ένας από τους πιο απρόσιτους και απαιτητικούς καθηγητές του Στάνφορντ.
Παραδόξως, ο Άνταμ συμφωνεί να κρατήσει το μυστικό της και να γίνει κάτι σαν ψεύτικο αγόρι της, αφήνοντας άφωνη την Όλιβ.
Και όταν σε ένα συνέδριο ένα απάντεχο συμβάν βάζει σε κίνδυνο την καριέρα της, ο Άνταμ κάνει πάλι την έκπληξη και την υποστηρίζει.

Ξαφνικά το μικρό τους πείραμα μοιάζει να ξεφεύγει από τον έλεγχο και η Όλιβ ανακαλύπτει ότι το μόνο πράγμα που είναι πιο περίπλοκο από ένα θεώρημα για την αγάπη είναι το να βάλει τη δική της καρδιά στο μικροσκόπιο.