A Beautiful Mind ผู้ชายหลายมิติ เป็นภาพยนตร์ดราม่า-ชีวประวัติที่บอกเล่าเรื่องราวของ จอห์น ฟอร์บส์ แนช จูเนียร์ (รับบทโดย รัสเซลล์ โครว์) นักคณิตศาสตร์อัจฉริยะผู้มีพรสวรรค์ แต่ต้องต่อสู้กับความท้าทายทั้งในชีวิตการงานและชีวิตส่วนตัว เรื่องราวเริ่มขึ้นในปี ค.ศ. 1947 เมื่อจอห์น แนช เข้าเรียนที่ มหาวิทยาลัยพริ้นซ์ตัน เพื่อศึกษาด้านคณิตศาสตร์

แนชเป็นคนที่มีความสามารถพิเศษด้านคณิตศาสตร์ แต่เขามาจากครอบครัวธรรมดาในเวสต์เวอร์จิเนีย ซึ่งไม่ได้มีชื่อเสียงหรือทรัพย์สินที่จะนำพาเขาเข้าสู่มหาวิทยาลัยไอวีลีกอย่างพริ้นซ์ตัน สิ่งเดียวที่นำพาเขามาคือความสามารถที่โดดเด่นที่อาจารย์ของพริ้นซ์ตันมองเห็นในตัวเขา แม้ว่าเขาจะเป็นคนที่ปรับตัวเข้าสังคมได้ยาก และไม่ชอบการเรียนการสอนแบบปกติ

แทนที่จะเข้าห้องเรียนหรือสังคมกับเพื่อน แนชมุ่งมั่นที่จะค้นพบทฤษฎีใหม่ๆ เป็นคนแรก ความท้าทายของเขาอยู่ที่การพิสูจน์ความคิดและทฤษฎีในโลกวิชาการ จนในที่สุดเขาก็พัฒนาทฤษฎี “ดุลยภาพแนช” (Nash Equilibrium) ซึ่งเป็นผลงานที่เปลี่ยนโฉมหน้าของวิชาคณิตศาสตร์และทฤษฎีเกม

อย่างไรก็ตาม ชีวิตของเขาไม่ได้ราบรื่น เขาต้องเผชิญกับโรคจิตเภท (Schizophrenia) ซึ่งส่งผลกระทบต่อการทำงานและความสัมพันธ์ของเขากับคนรอบข้าง โดยเฉพาะกับ อลิเซีย ภรรยาผู้ที่คอยอยู่เคียงข้างเขาอย่างอดทน การต่อสู้กับความเจ็บป่วยทางจิตนี้กลายเป็นการเดินทางที่ยากลำบากในชีวิตของเขา แต่ในที่สุดเขาก็สามารถฟื้นฟูสภาพจิตใจและกลับมาสู่โลกวิชาการได้สำเร็จ