داستان سریال «ذهن زیبا» درباره پژوهشگری برجسته در حوزه زیست‌شناسی و سلول‌های بنیادی است که در مسیر تحقیقاتش با فشارهای مختلفی روبرو می‌شود؛ از سختی‌های محیط علمی و محدودیت‌های پژوهشی گرفته تا مسائل شخصی و عاطفی. او در حالی که در تلاش است به دستاوردی مهم در علم برسد، به‌تدریج درگیر کشمکش‌های ذهنی، تردیدها و حتی بحران‌های روانی می‌شود.