在風景如畫的英國鄉村，自然學家查爾斯·達爾文（保羅·貝坦尼飾）與妻女過著恬靜生活。他十歲的大女兒安妮（瑪莎·威斯特飾）對世界充滿好奇，達爾文便教予她自然和科學知識，其中包括他的進化論。在世人普遍信奉上帝創造萬物的時代，女兒口中的進化論被視為危險異端，導致她被家庭教師體罰。達爾文深愛的妻子艾瑪（詹妮弗·康納利飾）因信仰沖突無法認同丈夫的觀念與研究。更令達爾文受創的是，安妮因病早夭，失去精神支柱后整理《物種起源》手稿的工作變得舉步維艱。在羅素教授（杰瑞米·諾森飾）等學者的敦促下，達爾文最終完成并出版劃時代著作，其顛覆性理論在科學界引發震動。本片改編自達爾文第三代玄孫蘭德爾·凱恩斯的傳記小說《安妮的盒子》，展現這位科學先驅在家庭情感與學術探索間的掙扎歷程。