수학 동아리 칼쿨루스의 문제를 맞춘 사람이 승유라는 사실을 알게된 윤수. 그러나 승유는 수학을 좋아하지 않는다며 윤수를 경계한다. 윤수는 그런 승유에게 문제 하나를 내고 이를 계기로 두 사람은 수학의 세계에 빠져든다. 한편, 수학자 올림픽 중고등부 대회에 나갈 아성고 대표를 뽑는 경시대회가 열린다.
본격적으로 수학자 올림픽 준비에 돌입하는 승유와 예린. 노정아와 민준은 예린을 우승자로 만들기 위해 수단과 방법을 가리지 않고, 윤수는 대회를 둘러싼 특혜 비리를 알게 되는데... 심란해 하던 윤수는 승유의 대회 준비를 돕기 위해 함께 제주도로 향하고, 같은 날 예린 역시 대회를 위한 인턴활동을 하러 제주도에 도착한다. 마침내 대회 날, 우승자는 누가 될 것인가.
수학자 올림픽이 끝난 후, 승유는 그동안 아무에게도 말하지 못했던 과거의 트라우마를 윤수에게 털어놓는다. 승유가 품고 있던 아픔을 진심으로 위로하며 공감해 주는 윤수. 그러나 그 모습을 목격한 성재는 묘한 기분에 휩싸인다. 한편, 예린의 대회 특혜 의혹이 불거지는데...
승유의 고백에 복잡한 감정을 느끼는 윤수. 성재와의 결혼 준비에서도 삐걱댄다. 윤수에 대한 승유의 마음을 눈치챈 규영은 이를 빌미로 승유를 압박해 오는데... 한편, 중간고사를 앞두고 불안해하는 예린을 위해 특단의 조치를 하는 혜미. 윤수는 예린의 수학 답안지에서 수상한 점을 발견한다.
승유 덕분에 조금씩 웃음을 찾는 윤수, 두 사람은 특별하고 즐거운 한때를 보낸다. 한편 윤수가 자신을 겨냥해 오고 있었음을 알고 분노한 노정아는, 윤수가 각별히 여기는 학생 시안을 건드린다. 그것이 자신을 향한 도발임을 알아챈 윤수는 드디어 노정아와의 대면을 결심하는데...
윤수와 자신의 '전제 오류'를 절실히 느낀 승유. 윤수의 결백을 증명하는 일에 자신의 사랑이 장애물이 될 수 있는 현실에 좌절한다. 그런 승유를 위해 윤수는 따뜻하고 소중한 둘만의 힐링 시간을 가지려고 한다. 세상 사람들의 편견과 관심을 피해 떠나는 두 사람. 한편, 노정아는 사방에서 위기를 맞는다.
시안이를 위해 손을 잡고 서로에게 의지하고 위로하며 함께 움직이는 윤수와 승유. 결국 글로벌 인재반과 특별교재 등 아성영재학교의 학사비리로 인해 시안이가 피해를 입었다는 진실에 다가서게 된다. 노정아의 아성왕국을 무너뜨리기 위해, 윤수와 승유는 진실을 말해줄 사람들을 설득하기 시작한다.