2004年，还是小学四年级的天才女孩林知夏已经拥有远超同龄人的智力，却因为性格孤独，在十岁之前一直没有朋友，连固定同桌都没有。一个夜晚，她望见流星划过天际，便认真许下心愿，没想到愿望很快就有了回应：转学生江逾白成了她的新同桌。江逾白一心想要超过林知夏，可不管怎么拼，都始终落后她一步。于是他把林知夏视作自己必须追赶的对手，埋头苦学物理和数学，连她平时看的书也一本本照着抄记下来。班里的丁岩劝他干脆换个同桌，免得自己越学越像林知夏；周步峰则冷嘲热讽，说丁岩和江逾白都在抢着当林知夏的跟屁虫，还当面骂林知夏是怪胎。江逾白听后立刻和周步峰起了冲突，两人在教室里推搡起来，直到被吴老师发现才制止。吴老师追问打架缘由时，林知夏正好出现在后面，周步峰又一次叫她怪胎，江逾白马上反驳：“林知夏不是怪胎！”这句话让林知夏第一次感到被坚定维护，心里很受触动。

后来，江逾白慢慢意识到，林知夏虽然聪明得惊人，却始终没有朋友，这让他开始心疼她。在一次次相处中，两人的关系也越来越近。江逾白把一本已经撕去答案的物理竞赛书送给林知夏，当作礼物。林知夏把这份礼物看得格外珍贵，甚至兴奋地拥抱了他，并郑重宣布，江逾白就是她林知夏最好的朋友。学校组织去海洋馆秋游时，林知夏和江逾白偶遇著名海洋学家沈昭华教授。沈昭华听见林知夏向江逾白解释“微湍流”，不由十分惊讶，因为这类知识，连许多成年人都未必说得出来。于是沈昭华进一步询问她，面对微湍流对珊瑚造成的影响该如何处理，林知夏的回答令他刮目相看，随即留下自己的名片，欢迎她周末去自己的实验室参观。

没过多久，林知夏因为太专注于观察而和班级队伍走散。四周空荡荡的，她吓得直哭，是江逾白第一个发现她不见了，拿着手电筒一路寻找，最终把她找了回来。林知夏因此十分感动。两人也在这之后约定，要做一对能够碰撞出新星辰的好朋友，还一起在小学的树下埋下时间胶囊，写下对未来的愿望，并约好今后要一起升入初中。到了小升初考试那天，林知夏看到自己和江逾白被分在同一个考场，立刻兴冲冲跑去告诉他这个好消息。可江逾白却满脸歉意地告诉她，自己不能和她一起参加考试了，因为他们一家要搬家，他很快就要离开这所学校，也要离开林知夏。临别前，他把自己的QQ号留给林知夏，再三叮嘱她一定要加上。

这场分别来得太突然，转眼五年过去，林知夏已经升入初中，并和哥哥林泽秋就读于同一所学校。林泽秋担心兄妹关系一旦公开，自己会被妹妹耀眼的光芒掩盖，于是特意要求林知夏不要向别人透露两人是兄妹。开学第一天，林知夏遇见了从北京回来的超级做题王金百慧。学校里，一位考上清北的一中师兄留下了一道数学题，金百慧用了十五个步骤才解出来；而随后开始作答的林知夏，只用了五个步骤就完成了，时间还比金百慧更快一点。这件事深深打击了金百慧的自尊，也因为林知夏过于聪明，大多数同学依旧不愿主动接近她。

点名的时候，江逾白还没到教室，不过没过多久，他就出现了，也因此再次坐回林知夏身边。五年未见，两人都已长大，见面时难免有些别扭，但彼此之间并不陌生，还是能认出对方。江逾白是从新加坡的一所中学转来的，同学们对他的经历很感兴趣，纷纷追问他在新加坡的日常和那边的见闻。江逾白性格幽默，几句话就把大家逗得笑个不停。林知夏也想加入聊天，可她说出来的话题并不受欢迎，气氛一下子就冷了下来。

江逾白依旧很受欢迎，因为喜欢打球，段启言主动找他结交。放学后，江逾白本来打算等林知夏一起走，没想到先被段启言拉去家里做客，林知夏只能一个人失落地回家。那天夜里，她怎么都睡不着，最后悄悄起身，溜进林泽秋的房间，用他的电脑登录QQ给江逾白发消息。没想到江逾白正好在线，两人就这样聊了起来。隔着屏幕，他们反而没有了面对面时的拘谨，交谈得十分顺畅。

第二天去学校，林知夏鼓起勇气，用小时候的语气跟江逾白打招呼，两人一下子又找回了童年的感觉。汤婷婷上课走神，被老师点起来回答问题，林知夏悄悄提醒了她正确答案，结果自己反倒挨了老师几句责备。江逾白还提醒她，就算在看《物理学导论》，也最好用书遮一遮，至少给老师留点面子。放学后，他们并肩往家走，林知夏问他为什么会转学回来，江逾白毫不掩饰地说，是因为她他才回来的。这个答案让林知夏十分意外，江逾白随后解释，和林知夏在一起时，他觉得自己能变成更好的人。林知夏听后很受触动，于是和他约定，以后一起考大学。

林知夏后来去超市给妈妈送饭，正好碰上汤婷婷的妈妈。汤妈向她打听实验班的座位是怎么分的，还以为是按成绩排座次，林知夏却否认了这个说法。接着汤妈又问她平时都吃些什么，并打算把这些东西买回去给汤婷婷吃，希望女儿也能像林知夏一样聪明。

语文老师后来组织全班开展交换图书活动，要求大家把自己推荐的书放到图书角。林知夏分到了一本小说，没想到这本书竟然是金百慧放进去的。她翻书时又发现里面夹着金百慧写的字条，上面记录了她因为一次数学考试没考好而低落的心情。林知夏看到这些后，再看金百慧时，眼神也多了几分不同。与此同时，江逾白看见数学老师推荐林知夏去参加竞赛、争取通过比赛进入大学，但林知夏拒绝了。江逾白便主动替她向老师说明情况，数学老师于是表示，先让江逾白参加过一段时间后的竞赛，等他拿到名次之后再谈这件事。

汤婷婷和林知夏住在同一条巷子里，可她一直不愿意和林知夏做朋友。原因很简单，林知夏太聪明了，她的母亲总爱拿两人做比较，这让汤婷婷心里很不是滋味。后来，林知夏因为在孔老师那里耽搁了时间，差点赶不上小组清洁任务，出于歉意，她主动提出剩下的工作由自己完成。可汤婷婷因为昨天吃了草莓蛋糕长了痘，心情正烦，干脆扔下事情走了。林知夏只好一个人继续打扫，没想到这个时候，江逾白又赶来帮她一起做完了。

教室里，汤婷婷和段启言正闹成一团，两人之间的气氛轻松又熟络。此时江逾白走进教室，把自己看完的书还给沈负暄，结果意外看见沈负暄手里拿着的，竟然是林知夏的书。原来之前林知夏把书放在图书角后，因为内容太过艰深，别的书很快都被借走了，只有她那本一直孤零零留在书架上。江逾白原本也想把它借走，却被沈负暄抢先一步，这时他才明白，放学那天沈负暄其实根本没有离开。林知夏把读完的书还给金百慧，本来是想好心安慰她、开导她，不料金百慧却把这举动理解成了同情。她一气之下撕掉夹在书里的字条，扔进垃圾桶，随后连整本书也一起丢掉，并当着林知夏的面放话，自己一定会超过她。经历这件事后，林知夏开始反省，怀疑是不是自己情商不够高，于是去问江逾白，没想到却听他说起一件旧事：自己小学四年级时无心说过的话，江逾白竟然记了很多年。老师随后宣布，月底市里将举办全省数学之星竞赛，而且还是三人组团赛。下课后，金百慧立刻来找江逾白，问他要不要和自己组队。林知夏听后很高兴，因为她原本默认自己会和江逾白搭档，如果再加上金百慧，这场比赛几乎就稳了。可江逾白随后却表示，他不能和林知夏组队，因为他不想靠她来赢得比赛。林知夏得知真正原因后，心里也就释然了，两人又像小时候那样重新打了个赌。接下来，林知夏先去问哥哥林泽秋，又去找同班同学万春蕾，结果都被拒绝。就在她为最后一个队友发愁时，沈负暄主动开口，问她需不需要组队伙伴，林知夏立刻高兴地答应了。沈负暄之所以很早就知道林知夏，是因为他的母亲正是知名海洋学家沈昭华。这样一来，三人队伍已经凑齐了两个人，林知夏又兴冲冲去寻找最后一位队友，她四处询问的样子被江逾白看在眼里，让他心里有些不忍。另一边，汤婷婷曾和网友约好见面，等真正见到对方时才发现，那个所谓的网友竟然是段启言。她顿时火冒三丈，和段启言扭打起来，结果两人都被各自的家长看见，少不了挨了一顿训。段启言的星城积分卡还被父亲直接撅了，第二天他在教室里向同学们抱怨此事，恰好被江逾白听到。江逾白于是想到，如果能帮段启言拿到球星卡，就能借此让他加入队伍，这样林知夏的团队也就能顺利组成了。于是，林知夏和江逾白一起去了电玩城，两人本就聪明，玩起游戏来得心应手，很轻松就拿到了球星卡，随后把这张卡送给段启言。谁知段启言又临时打起退堂鼓，因为他从小就不喜欢承受压力。正巧这时他的爸爸回来了，江逾白故意把这件事提出来，段启言不敢违背父亲，只能不情不愿地答应加入林知夏的队伍。其实江逾白自己和金百慧那边也还没找到最后一个队友，可他却先替林知夏担心起组队问题，还主动出主意，最终帮她争取到了段启言的加入。林知夏因此十分感动，她和江逾白之间的感情也在一次次相处中越来越深，两人彼此依赖也越来越多，或许正是这样，才慢慢形成了这份真挚而稳固的友谊。

林知夏为所有人都安排了为期十天的竞赛训练计划，段启言一看就觉得负担沉重。金百慧察觉后，便想把段启言“挖”到自己和江逾白那一组。段启言原本就是被硬推着来参加数学竞赛的，面对金百慧提出的说法，他也觉得很有道理：如果转去她的队伍，压力不会那么大，只要分工明确，把各自负责的任务完成就行。结果，老师收到的报名表上，竟然出现了两份都写着段启言名字的名单。老师追问原因，段启言这才说出自己的真实想法，表示他更想加入金百慧的团队。距离报名截止只剩两天，段启言在关键时刻改了主意，林知夏一时发愁，担心在这么短的时间里根本找不到合适的新队友。后来，金百慧向江逾白解释，她并不是故意针对林知夏，团队赛本来就不是单打独斗，如果段启言真心想留在林知夏那边，她也没办法把人拉过来。学校为了这次竞赛还专门准备了试卷，目的是提高本校在初试中的通过率。大家一边备赛，一边还要兼顾学业，老师知道同学们压力很大，便破例在中午开放阶梯教室，供大家休息。

老师把初试试卷锁进讲台下面的柜子里，没想到中午就有人把锁撬开了。同学况耿当场指认，说是段启言干的。林知夏仔细分析后却发现，段启言既没有作案动机，也根本不具备作案时间。她还想起自己之前看到一枚回形针从况耿裤兜里掉出来，但况耿却否认那是自己的。顺着这个线索，林知夏重新把整件事推了一遍，逻辑清晰地指出真正下手的人应该是况耿。因为况耿是左撇子，而锁被撬开的痕迹正好偏在左侧，这一点与他的习惯完全吻合。事实证明她的判断没有错，老师随后从况耿的裤兜里搜出了那枚用来撬锁的回形针。段启言因此洗清了嫌疑。虽然林知夏今天的推理十分严密，老师还是忍不住提醒她，眼下大家都正处在青春期，自尊和面子往往看得比什么都重。林知夏当众揭穿况耿，等于直接树了一个对头，老师担心她以后会遭到报复。好在江逾白、沈负暄和段启言都站出来表示，他们会保护她。那天放学后，三人一路护送林知夏回家。

与此同时，汤妈也听说了数学竞赛的事，强硬要求女儿汤婷婷也必须参加。正好三人把林知夏送回了巷子口，得知汤婷婷正打算去找参赛队友。林知夏便主动邀请她加入自己和沈负暄的队伍，但汤婷婷拒绝了，她参加比赛只是为了给母亲一个交代，并没有太多别的想法。林知夏和沈负暄并没有就此放弃，而是继续和她聊了很久，最终说服汤婷婷加入他们，两人三击掌，正式组成了队伍。之后，两支队伍都在图书馆里埋头准备竞赛。其间林知夏和汤婷婷一度离开，沈负暄却听见金百慧在背后看不起他们这支队伍，便直接过去出言讽刺回去。林知夏则没有想那么多，她原本是想进去帮江逾白解答不懂的问题，没想到却听见江逾白说自己想要打败她，心里只有比赛，没有朋友。听到这番话，林知夏嘴上虽没多说，心里却不是不难受。后来江逾白再来问她问题时，她便借口推拒了。江逾白察觉到她情绪不对，主动问她怎么回事，林知夏也顺势把自己的疑问说了出来。江逾白向她解释，自己一直把她当作对手，希望借这次比赛证明自己的实力。

林知夏原以为自己和江逾白是彼此信任的好朋友，直到她知道对方其实一直把自己视作竞争对手，心里难免一阵失落。汤婷婷看出她神情不对，追问之下，林知夏把烦恼说了出来。汤婷婷听后觉得，江逾白多半只是把她当作可以利用的人，眼下最好的办法就是先晾着他，时间自然会给出结果。与此同时，两支队伍也在抓紧为竞赛做最后准备，偶尔在路上碰见，也只是点头示意，并不多说话。 有一天下课后，况耿把林知夏堵在走廊里。原来林知夏之前帮段启言出头，揭穿了况耿偷看初试试卷和答案的事，导致他失去参加竞赛的资格，所以他专门来找林知夏算账。江逾白及时赶到，护住了林知夏，但况耿仍然撂下狠话，表示自己不会让她顺利参加竞赛。这件事让林知夏有些害怕，当晚她便去求哥哥林泽秋，想让他第二天陪自己一起上学。虽然林知夏没有说明原因，林泽秋还是看出她确实遇到了麻烦，勉强答应下来，不过也要求两人保持距离。第二天，林泽秋果然在约定时间等着她，两人一起去学校，始终保持着不远不近的距离。林泽秋嘴上还是照旧嫌弃林知夏，可一路上从没落下她。 初试那天，江逾白来得稍晚一些，但总算没有错过。参加竞赛的同学们在阶梯教室里完成初试，考完出来后，汤婷婷立刻问林知夏最后一道题选了什么，林知夏说自己选的是A，汤婷婷一听，脸马上垮了，因为她选的是C。汤婷婷因此有些沮丧，不过林知夏和沈负暄都很包容她，晚上三人还一起出去吃饭。席间，林知夏和沈负暄轮流安慰情绪低落的汤婷婷，沈负暄提到吸引力法则，汤婷婷觉得很新奇，当场决定要向宇宙“下订单”。三个人手拉着手，各自说出自己的愿望。 在竞赛正式开始前，况耿又一次在室内球场拦住林知夏，开口威胁她。等到比赛真正开始前，汤婷婷的妈妈也来了，并坐在观众席上观看。比赛一开始，是每个人轮流站起来回答考官的问题，林知夏和沈负暄表现得都很好，其他队伍也都顺利答对。轮到汤婷婷时，题目难度很高，她给出了错误答案。林知夏安慰她，说后面还有抢答题，仍然有机会把分数追回来。果然，考官刚把题目说完，林知夏就迅速按下抢答键，靠心算把答案算了出来，而且每一道都答对了。江逾白所在的队伍见状觉得再这样下去不行，于是另辟蹊径，在题目还没念完时就抢先按键，成功拿到五分。中途休息时，汤婷婷的心情依旧不佳，段启言看不下去，出面鼓励她重新振作起来，随后她也回到队伍里，继续参与建模题的讨论。正如江逾白预料的那样，这道题里林知夏太过突出个人表现，最终她们的团队没有拿到第一名。 竞赛结束后，汤婷婷的妈妈故意没有提比赛的事，还带着汤婷婷去吃东西。反倒是汤婷婷自己先把竞赛结果说了出来，整个人几乎处在自暴自弃的状态，早已没什么自信可言。而向来被称作天才的林知夏，也第一次在竞赛中遭遇滑铁卢，回到家后连饭都吃不下。她开始反思自己，觉得这一次是因为太强调自己，反而遮住了别人的光芒，才没能让团队拿到第一名。

汤婷婷对自己十分自责，汤妈见状耐着性子安慰她，告诉她其实已经做得很好了：她不仅考进了最好的高中实验班，还参加了省数学竞赛，并拿到第二名，这样的成绩已经足够亮眼。汤妈也借着这次谈心，承认这些年自己忽略了汤婷婷背后的付出，很少真正肯定过她的努力，如今一方面是想化解母女之间的心结和隔阂，另一方面也是希望帮女儿重新找回自信。

第二天回到学校，林知夏一出现就成了同学们议论的焦点。大家都在感慨，原来一向被视作天才的林知夏也会在竞赛里失手，不少人还因此觉得她太过骄傲。与此同时，段启言所在的队伍拿下了省竞赛第一名，他心情不错，放学后还主动请所有参加竞赛的同学去吃麦当劳。江逾白便邀请林知夏一起去，林知夏也去了，只是失利带来的低落始终笼罩着她，她几乎没怎么吃东西，后来在江逾白的留意下先回了家。

江逾白的父母早已离婚，他一直跟着妈妈生活，而爸爸后来也重新组建了家庭，因此他对父亲并没有太多感情。江爸爸得知他在竞赛中拿了第一名，特地打来电话；江妈妈知道江逾白不想接，便帮他找了个借口，说他正在睡觉。后来吃饭时，江妈妈又提起这通电话，江逾白依旧表现得很平静，毫不在意。江妈妈却由衷感叹，江爸爸对江逾白，几乎可以说是低到了卑微的程度。虽然自己得了第一名，江逾白却并不真正开心，因为他在意的是林知夏的情绪。于是他鼓起勇气给林家打电话，想问问她的情况，可当时林知夏并不在家。

第二天，林知夏干脆没有去学校，而是请了病假待在家里。沈负暄打电话过来，简单关心了她几句。江逾白则直接请假，朝她的窗户飞了一串纸飞机，其中有一只正好打在她额头上，纸飞机上画着一个明亮的笑脸，林知夏一眼就认出那是江逾白的手笔。两人随即聊了起来，林知夏这些天一直在反省自己，她不明白为什么大家总是不愿意接纳她；她明明已经很努力地想融入集体，可别人似乎只是等着看她跌倒。

江逾白一时也不知道该怎样安慰她，忽然想到可以骑车带她出去转一转。于是，两人悄悄去了小学，来到那棵埋着时间胶囊的树下。小时候他们曾约定，等上初中后就把时间胶囊挖出来，可那时江逾白突然转学离开，这件事也就搁置了。如今到了高中，他们终于把它挖了出来，虽然时间晚了些，总算没有失约。看过彼此当年的愿望后，江逾白告诉林知夏，朋友和对手并不矛盾，也没有明确的界限，林知夏是他和班上所有人努力追赶的目标，但这并不会影响他们之间的友谊。

听了这些话，林知夏终于敞开心扉，说出了许多藏在心里的想法。江逾白也坚定地相信，她向往的高中生活一定会慢慢实现。林知夏被他的安慰打动，认真问他能不能永远做自己最好的朋友，江逾白郑重答应。这场竞赛对每个人来说都是一次成长，尤其对林知夏而言更是如此；而在江逾白的鼓励陪伴下，她也终于一点点走出了阴霾。回去的路上，学校保安正拿着手电筒巡查，两人躲在树后，竟生出一种说不出的紧张与兴奋。之后，江逾白把林知夏送回小巷，还把那一盒纸飞机一并交给了她。经历了今天的相处和交谈，林知夏心情明显好了许多，积压在心里的郁结也终于被慢慢打开。