1955年4月18日，偉大的物理學家愛因斯坦在美國普林斯頓大學病逝，為了弄清愛因斯坦的死因，愛因斯坦的家人便同意了對愛因斯坦的遺體進行解剖，按照規定本來是由哈裡？齊默曼教授對其遺體進行解剖，然而那天齊默曼博士碰巧有急事，沒能去醫院，所以解剖任務只好交給了他的學生哈維博士。
按照醫療程序，哈維博士對愛因斯坦的身體進行了一個接一個的解剖，並仔細檢查了他的器官。最後，他得出結論，這位偉大科學家的死因是「大動脈瘤破裂」。整個解剖過程是在愛因斯坦的遺囑人奧託完成的
內森看著，但那天晚上，在愛因斯坦的屍體被火化之前，哈維博士做出了一個影響他一生的決定——拿走愛因斯坦的大腦。
哈維博士認為愛因斯坦是一位偉大的科學家，他的大腦具有很高的研究價值。把它火化很可惜，所以他擅長偷腦。此後，各界輿論紛紛指向他，特別是愛因斯坦的家人，他們對哈維的行為非常不滿。
哈維博士不得不鄭重道歉，發誓要用生命保護愛因斯坦的大腦，決不為個人利益而使用它，但他為此付出了非常痛苦的代價。
不管他怎麼解釋，他都成了別人眼中的「小偷」。後來他被學校開除了。他的妻子不明白哈維這樣做的意思，因為他沒有收入而和他吵架。最後，他們選擇了離婚。這曾經讓哈維感到絕望，也動搖了他保存愛因斯坦大腦的初衷。但經過激烈的思想鬥爭後，他仍然覺得保存它一定比火化它更有意義。
失去工作後，哈維博士無法繼續研究愛因斯坦的大腦。為了更好地保存大腦，他把大腦切成240片，並把這些片放在一個玻璃瓶裡。此後40多年，哈維一直隨身攜帶這些貨櫃。在切開大腦後，他去費城尋找新的工作，並在工作之餘對愛因斯坦的大腦進行研究。
然而，經過30多年的研究，哈維發現自己什麼也沒發現。他沒有發現愛因斯坦的大腦和普通人的區別。有一次，他絕望了。他把所有的收入都花在研究上，所以他處於貧困狀態。不管多麼困難，他一片也沒賣。
在那之後的十年裡，哈維決定邀請世界頂尖科學家一起研究愛因斯坦的大腦。後來，他把一部分切片交給了一些著名的科學家。每次交接前，他總是問：「請好好保管好這些切片，這是全人類的寶貴財富。」但經過幾位科學家的研究，他們都得出了同樣的結論：「愛因斯坦的大腦沒有什麼獨特之處。」
後來，他夢見了睡著的愛因斯坦。愛因斯坦告訴哈維，他的願望是穿越美國，一路上看看風景。愛因斯坦以前從來沒有機會有一個好的旅行。哈維決定幫他實現他的遺願，於是他一個人從新澤西帶著一瓶酒向西去了加利福尼亞。
6000多公裡後，哈維意識到愛因斯坦的大腦不屬於他，於是他又回到普林斯頓大學，把剩下的腦切片交給普林斯頓大學。現在它們仍保存在大學裡，但由於保存時間長，腦片已經變成黃色。也許在不久的將來，科學家可以發現愛因斯坦的大腦和普通人的大腦有什麼不同。