Im Jahr 1951, im Nachkriegsjapan, widmet sich ein junger Mathematiker namens Andy Homura der Lösung von Fermats letztem Satz, einem Problem, das die besten Köpfe der Welt seit über dreihundert Jahren beschäftigt. Seine einsame Verfolgung wird durch das plötzliche Auftauchen eines Mädchens namens Rama erschüttert, eines Wunderkinds, dessen rohe mathematische Intuition alles übertrifft, was Homura je erlebt hat. Ihre Anwesenheit verändert seinen Ansatz und setzt eine Kette von Ereignissen in Gang, die andere begabte Mathematiker in den Bann des legendären Problems zieht.

Homuras Suche erregt bald die Aufmerksamkeit zweier weiterer Mathematiker, Rōa und Enjirō, die den Wert der Notizen erkennen, die Rama auf Schmierpapier gekritzelt hat. Im Austausch für ihre Hilfe bei der Entschlüsselung dieser Notizen lädt Homura sie zur Mitarbeit am Beweis ein. In der Zwischenzeit schlägt der traditionelle japanische Mathematiker Tōroku, ein Spezialist für Wasan (japanische Mathematik), vor, dass Wasan in bestimmten, für den Satz relevanten Bereichen möglicherweise weiter fortgeschritten sei als westliche Ansätze. Diese Einsicht drängt Homura dazu, einen unkonventionellen geometrischen Weg in Betracht zu ziehen, den die meisten früheren Herausforderer verworfen hatten. Band für Band testet das Team jeden möglichen Winkel, und Homura sieht sich der enormen Kluft zwischen seinen eigenen Fähigkeiten und Ramas scheinbar mühelosem Genie gegenüber. Die Geschichte gipfelt im Abschluss des ersten großen Handlungsbogens ihrer gemeinsamen mathematischen Reise.