PROOF erzählt die Geschichte einer jungen Frau, die von der Vergangenheit ihres Vaters und vom Schatten ihrer eigenen Zukunft eingeholt wird. Es ist die Suche nach einem Zusammenhang von Genie und Wahnsinn, nach den zarten Banden zwischen Vätern und Töchtern und nach der Wahrheit.

Am Abend ihres 27. Geburtstags hat Catherine (Gwyneth Paltrow), die jahrelang ihren kranken Vater (Sir Anthony Hopkins), einen brillianten Mathematiker, gepflegt hat nicht nur mit der Ankunft ihrer Schwester zu kämpfen, sondern auch mit Hal (Jake Gyllenhaal), einem ehemaligen Studenten ihres Vaters. Dieser erhofft sich, in den Notizbüchern seines ehemaligen Professors wichtige Inhalte zu entdecken. Währenddessen stellt sich Catherine die Frage, wieviel sie wohl von der Verrücktheit ihres Vaters - oder von dessen Genie - geerbt hat.