凯瑟琳
格温妮丝·帕特洛饰
数学家罗伯特的女儿，精神压抑并伴有恐惧症。父亲的死给她造成了极大的影响，她无法面对父亲去世的事实，以及自己一直隐藏在内心深处的某种情感。
罗伯特
安东尼·霍普金斯饰
非常优秀的数学家，凯瑟琳和克莱尔的父亲。他的才华却最终毁于突如其来的精神分裂症，也丧命于此。女儿凯瑟琳继承了他卓越的智慧，但同时也有着与他同样可怕的精神疾病隐忧。
哈尔
杰克·吉伦哈尔饰
罗伯特生前的学生。在葬礼前打算寻找罗伯特遗留的数学笔记，在整理笔记的过程中，他因凯瑟琳的敏感、狂热、倔强等特质而爱上了凯瑟琳。他在罗伯特的抽屉中发现一份成就惊人的数学样稿，欣喜的他提议以罗伯特的名义印刷出版，而这份样稿真正的作者竟是凯瑟琳。
