Hingga pada suatu malam, setelah makan malam bersama, untuk pertama kalinya, ayah Brian tiba-tiba saja jatuh sakit. Brian pun sadar jika harus memiliki kejelasan hidup dan akhirya melamar sebagai karyawan sementara di sebuah institusi keuangan . Tumpukan file yang membosankan itu akhirnya membuat Brian jatuh tertidur. Saat itulah muncul Eli, rekan bermain satu band-nya, yang ternyata sudah menjadi petinggi bank yang sukses.
Eli berempati dengan menawarkan sebutir pil NZT setelah mendengarkan kisah hidup Brian, yang masih tidak memiliki  masa depan jelas. Semula Brian menolak namun akhirnya tergoda dan penasaran untuk menggunakannya. Disinilah awal mula Brian menjadi manusia cerdas tanpa batas.
Dalam waktu singkat setelah dikonsumsi, reaksi pil NZT bekerja dengan sangat cepat. Pekerjaan menata file yang seharusnya selesai dikerjakan dalam waktu dua minggu. Berhasil dituntaskan dalam waktu dua jam. Selain itu, juga mampu memberikan analisa mengenai keadaan yang dihadapi atasan perempuannya dengan akurat.
Dahsatnya efek pil NZT juga membuat Brian mampu mengungkap rahasia penyakit yang diidap ayahnya dalam satu malam. Penyakit Hemakromatosis, yang salah satu penyebabnya ada dalam silsilah keluarga.
Sayangnya,  pengaruh pil NZT hanya mampu bertahan 12 jam. Setelah itu pengaruhnya memudar dan menyisakan sakit  di tubuh sebagai efek samping penggunaan NZT. Meski  menyadari kemampuan dahsyat pil tersebut, Bill merasa masih membutuhkan sebutir pil lagi untuk membantu ayahnya mendapatkan transplantasi hati.
Maka datanglah Brian ke apartemen Eli. Betapa terkejutnya saat tiba, Eli sudah tak bernyawa dan ruangannya acak-acakan. Saat FBI datang, Brian memutuskan untuk segera melarikan diri setelah berhasil menemukan sebutir NZT dalam gitar Eli. Brian dianggap menjadi pembunuh Eli.
Brian diduga sebagai pelaku. Terjadilah kejar-kejaran antara Brian dengan FBI. Salah satunya adalah di stasiun kereta. Reaksi pil NZT sungguh menakjubkan. Brian mampu melompat dari tangga ke tangga di atas gedung, menganalisa titik berhenti kereta api, menyusun cepat cara menyelamatkan diri mellintasi kendaraan dan jalur yang padat dan lolos dari todongan pistol petugas FBI.
Namun lolosnya Brian malah membuat Brian jadi target penangkapan FBI karena pil NZT yang dikonsumsinya dianggap membahayakan. Untuk membuktikan tak bersalah dalam kematian Eli, Brian menyusup ke apatemen Rebecca Haris agar agen FBI itu percaya.
Dari penelusuran otak supernya, Brian akhirnya mengetahui jika di Bank, ada tiga orang pengguna NZT, yakni Eli, Jay Winston, dam Adam Ha. Sayangnya, Eli dan Adam ditemukan tewas tertembak. Satu  yang masih hidup adalah Adam Honeycutt, yang malahan mengejarnya dan menembak kaki Brian. Adam ternyata menyimpan sejumlah pil NZT dalam deposit box, yang ada di bank.
Dengan panduan Rebecca melalui telepon, Brian akhinya jatuh tak sadarkan diri menahan sakit ketika mengeluarkan peluru. Saat siuman, di depannya sudah ada lelaki bernama Eddi Mora (Bradley Cooper), senator yang sedang mencoba pencalonan kembali.  Eddi memberikan penawaran suntikan untuk mengatasi efek samping pil NZT asalkan Brian merahasiakan pertemuan dan suatu saat harus membantunya.
Di sisi lain, kecerdasan Brian setelah mengonsumsi pil NZT telah membuat FBI, melalui agen Rebecca Harris (Jenifer Carpenter) mengusulkan atasannya agar menggunakan kecanggihan otak super Brian dalam mengungkap kasus-kasus pelik yang dihadapi FBI. Kemampuan Brian akan jauh lebih efektif dibandingkan dengan kemampuan seuruh anggota FBI yang ada.
