Dans le Paris des années 1930, le célèbre artiste surréaliste Man Ray découvre l'univers des mathématiciens. En utilisant la photographie et la peinture, il va créer une œuvre inattendue et fascinante : Les Équations Shakespeariennes.
Jerry Strong est le fils d'un riche homme d'affaires. Las de la haute société et de ces fastes, il souhaite devenir peintre. Pour cela, il engage Kay Arnold, une jeune fille sauvage et libre, pour lui servir de modèle. Au fil des séances, leur relation s'intensifie.