伊麗莎白·哈蒙是一場車禍的幸存者，而她更喜歡別人叫她貝絲，因為只有母親愛麗絲這么叫她。在她的記憶里，車禍前，母親含淚說的最后一句話，就是閉上眼睛。她不會將這句遺言告訴任何人，不會讓任何人知道這個秘密。在五六歲的時候，貝絲就知道母親是名數學博士，寫有多部著作并獲獎，這在二十世紀六十年代是非常罕見的。但高智商往往伴隨著某些缺陷，母親神經質般的精神狀態導致父親離去。貝絲一直與母親生活在簡陋、狹小的拖車里，還經常為母親的自殺傾向擔憂。

終于，在貝絲九歲時，母親選擇極端的方式結束了生命。貝絲被送去肯塔基州的“梅休因之家”女童孤兒院，在那里，她有了自己的床。話語不多的貝絲不會想到自己的第一個朋友會是黑人女孩喬琳，喬琳生性叛逆，絕對算不上好女孩。貝絲從她那學到的第一個訣竅就是把綠色膠囊的維生素留到晚上吃。所謂的維生素，其實是政府允許孤兒院使用的鎮靜劑。首次服用后，貝絲便覺得頭重腳輕，感官變得尤為敏感，大半個白天都暈暈乎乎，這才明白了喬琳的意思。

每周都會有一次測驗，學習考試的內容對貝絲來說太簡單，每次都能提前完成。而她得到的獎勵就是到地下室，清潔黑板擦。地下室是管理員夏貝先生堆放雜物的地方，貝絲總能看到他坐在昏暗的電燈下，對著一副棋盤沉思。看了幾次后，貝絲就摸清了棋盤上每個棋子的行子規律。從那之后夜晚，她服下綠色膠囊，躺在床上，天花板上搖曳的樹枝倒影會變成棋盤。她也不明白，為何那些黑白方格會如此吸引自己。

到了周日，又是頌唱圣詩的時間。貝絲找借口溜到地下室，想下一盤棋。但夏貝先生不認為一個從未接觸過棋盤的小女孩會下棋，只能是浪費時間。直到貝絲準確說出每一個棋子的行子規則，夏貝才抱著試試看的心態，允許貝絲坐到自己對面。

貝絲首次下棋，夏貝僅用四步就將了她的軍。這叫四步將殺，也是常用于對新手的開局。貝絲不僅沒有氣餒，反而渴望探知國際象棋中的玄妙。她不再每日服用綠色膠囊，偷偷存放在漱口杯里，等到周日對弈后再一次服用。在天花板上的棋盤里，反復復盤，構思對策。

貝絲沉迷在學棋之中，卻不了解棋盤上的禮儀。一次，被夏貝輕易吃掉皇后，她不愿就此認輸。見夏貝拒絕余下的棋局，她忍不住說了句從喬琳那學來的臟話。貝絲并不太清楚那句話的具體含義，卻的確惹惱了夏貝。連續幾個星期，地下室的門都反鎖著，貝絲失望而歸。

夏貝還是原諒了貝絲，每周的對弈再次開始。夏貝沒想到貝絲的棋藝并沒有生疏，反倒有所精進。他哪會想到，貝絲每晚都在大腦里擺著棋盤，一次又一次的訓練著。三個月過后，夏貝已覺得有些力不從心。再過一個月，已經輪到夏貝推倒國王認輸。貝絲的天賦讓夏貝驚嘆，便開始系統教授國際象棋的規則，還送給她一本《現代象棋開局》。貝絲從書中找到了更廣闊的天地，如饑似渴的學習不同開局。天花板上那張想象出來的棋局也變得更加復雜，貝絲則樂此不疲。

夏貝自知不再是貝絲的對手，請來了鄧肯高中棋社教練甘茲先生。貝絲沒有給甘茲保留顏面，之后同時對弈夏貝、甘茲也沒有什么難度。甘茲驚訝之余，懇請孤兒院院長，讓貝絲每周四到鄧肯高中參加棋社交流。

交流會是與棋社內十二名佼佼者同時對戰，恰在此時，政府出臺新規，禁止再讓兒童服用鎮靜劑。每天的維生素里沒有了綠色膠囊，貝絲出現戒斷反應，脾氣變得急躁。在前往交流會前，喬琳拿出自己保存的最后兩顆膠囊，悄悄塞在貝絲手里。這場交流會，貝絲大殺四方，輕松得連她自己都有點意外。

可沒有了綠色膠囊，貝絲就像丟了魂一般，腦海中的棋盤變得凌亂不堪。在一個電影之夜，她溜進地下室，取出螺絲刀。趁其他人專心致志觀看電影時，撬開醫務室的窗戶。她抱起盛放綠色膠囊的大藥罐，貪婪的抓起一把塞進嘴里。裝滿了身上所有口袋后，她仍不知足的抱著藥罐爬出窗戶。院長的怒斥聲在空蕩蕩的大廳響起，貝絲卻已經意識不到了。她眼神迷離，仿佛聽到母親的呼喚，嘴角含笑摔倒在地。藥罐從懷中跌落，一顆顆膠囊滾落在地面，貝絲呆呆的看著它們，慢慢閉上了雙眼。