Richard (Paul Giamatti) y Rachel (Kathryn Hahn) son una pareja de mediana edad que intenta desesperadamente tener un hijo. Tras múltiples intentos fallidos de inseminación artificial, intentan la fecundación in vitro. La pareja se entera de que Richard tiene un bloqueo que no le permite producir esperma, lo que le obliga a someterse a una operación que le hace endeudarse en 10.000 dólares con su hermano Charlie y su esposa Cynthia. Al mismo tiempo, también intentan adoptar un niño después de conectar con una adolescente supuestamente embarazada de Arkansas que pretendía entregar a su hijo pero que luego interrumpió el contacto.

Tras el fracaso de la fecundación in vitro, su médico propone la idea de utilizar un óvulo de una donante para implantarlo en Rachel, lo que aumenta sus posibilidades de éxito del 4 al 65%. Al principio, Rachel se opone, pero poco a poco empieza a considerarlo con el estímulo de Richard.

Mientras tanto, su sobrina de 25 años, Sadie, decide dejar su programa de escritura en la universidad para terminar en ausencia e irse a vivir a Nueva York con Richard y Rachel, con quienes ya está muy unida. Rachel, a la que le resultaba difícil la idea de una donante de óvulos desconocida, decide pedirle a Sadie sus óvulos. Para su sorpresa, Sadie acepta rápidamente, tanto porque quiere a Richard y Rachel como porque cree que la donación de óvulos dará sentido a su vida.

En la cena de Acción de Gracias, Sadie informa a su familia de que va a donar sus óvulos a Richard y Rachel, para disgusto de su madre. A pesar de que Richard y Rachel le dicen a Cynthia que no seguirán adelante con la donación sin su consentimiento, deciden seguir adelante con la selección previa.

Richard, Rachel y Sadie se someten juntos a los tratamientos de donación de óvulos, pero en una cita le dicen a Sadie que no está desarrollando los óvulos lo suficientemente rápido. Decidida a no defraudar a Richard y Rachel, aumenta la dosis de fármacos por su cuenta. La extracción de óvulos es un éxito, pero Sadie se pone enferma. Richard y Rachel la llevan al hospital, donde se enteran del aumento de la dosis. Sadie se muda de su apartamento.

Richard y Rachel llevan a cabo la implantación, pero es un fracaso. Mientras Rachel está devastada, Richard admite sentirse aliviado de que por fin hayan terminado de intentarlo, ya que su matrimonio y su intimidad se han resentido.

Un tiempo después, dejan a Sadie en la colonia de Yaddo, donde va a realizar una residencia como escritora. Ella agradece a Rachel su ayuda para entrar, pero Rachel le informa de que no hizo nada para ayudarla en su solicitud y que Sadie lo hizo todo por su cuenta.

Nueve meses más tarde, Richard y Rachel están celebrando Halloween cuando reciben una llamada de otra mujer que los está considerando como posibles padres para adoptar a su hijo. Se dirigen a un restaurante, donde esperan para conocer a la mujer. Richard se desplaza de su habitual asiento opuesto y se sienta junto a Rachel para cogerle la mano.