Catherine (Gwyneth Paltrow) hatte einst ihr vielversprechendes Mathematikstudium abgebrochen, um sich der Pflege ihres psychisch kranken Vaters (Anthony Hopkins) zu widmen. Der war in jungen Jahren ein genialer Mathematiker gewesen, verbrachte die letzten Jahre seines Lebens infolge seiner Krankheit abgeschieden in seinem Haus, vergessen von Freunden und früheren Kollegen. Nun ist er tot, seine Beerdigung steht bevor, und Catherines Ruhe wird gestört von Hal (Jake Gyllenhaal), einem jungen Doktoranden und Bewunderer von Catherines Vater, der den Nachlass nach mathematisch wertvollen Ideen durchstöbern möchte. Zunächst hegt Catherine großes Misstrauen gegen Hal, ob der sich nicht am geistigen Erbe ihres Vaters unredlich bereichern möchte. Doch nach und nach entwickelt Catherine Vertrauen zu Hal, und dieser ist offenkundig von der undurchschaubaren Catherine fasziniert. Durch ihre Hilfe stößt Hal unter vielen unverständlichen, möglicherweise sinnlosen Aufzeichnungen auf einen in seinen Augen genialen Beweis eines Satzes über Primzahlen. Als Catherine nun behauptet, dies sei ihr eigenes Werk, bezweifelt Hal, dass Catherine tatsächlich zu so einem Geniestreich in der Lage gewesen sein könnte, zumal auch die Handschrift auf ihren Vater als Autor hindeutet. Auch ihre Schwester meint bei Catherine einen zunehmenden Realitätsverlust
festzustellen und befürchtet, dass Catherine vom geisteskranken Vater mehr als nur das mathematische Talent geerbt haben könnte…
Gwyneth Paltrow verleiht der Figur Catherines eine beeindruckende Undurchsichtigkeit und innere Spannung zwischen rational-distanziertem Skeptizismus, der überall Beweis fordert, und ihrer Suche nach Vertrauen. Anders als andere Spielfilme über Mathematiker, die allein das Klischee „Genie und Wahnsinn“ bedienen, stellt Proof teilweise realistisch
dar, wie die oft weltfremde Wirkung von Mathematikern mit ihrer kontemplativen Arbeitsweise einhergeht.
