Marnie FitzPatrick vit dans le Hertfordshire avec ses parents. Cette lycéenne timide et solitaire se passionne pour le théorème de Pythagore. Amoureuse de Freddie Friday, un jeune homme étrange qui rêve de devenir danseur, elle fait appel à Julie Crewe, professeure de mathématiques désabusée, autrefois danseuse, qui vit avec le souvenir de Jo, un homme qu'elle a aimé.