マサチューセッツ工科大学で優秀な成績を収める学生ベン・キャンベル（ジム・スタージェス）。彼は優秀な成績を収めて親友たちとロボットコンテスト用の工学ロボットの研究をする一方、バーではスポーツ系サークルの集まりを遠巻きに眺めるオタク系学生だった。彼の夢は、卒業後にハーバード大学医学部に進学して医師になること。それには、学費30万ドルが必要だったが、奨学生試験に失敗し、資金繰りに頭を悩ませていた。ある日、ベンはミッキー・ローザ教授（ケヴィン・スペイシー）に声を掛けられる。ローザ教授はベンの数学の才能に気付き、自分が主宰するブラックジャック必勝法の研究グループに誘ってきたのだった。一度は誘いを断ったベンだったが、進学のための資金稼ぎと、研究メンバーの一人に以前から憧れていた女性ジル（ケイト・ボスワース）がいたことで、参加を決意する。持って生まれた才能をフルに発揮して、必勝法“カード・カウンティング”を習得していくベン。メンバーの中でもずば抜けたセンスを発揮した彼は、仲間とともに週末のラスベガスに乗り込み大勝ち。こうして週末にラスベガスで贅沢を謳歌するセレブと、ボストンで普通の学生として過ごす平日という二重生活が始まる。ジルとの仲も親密になるが、ラスベガスでの生活に慣れるにつれ、次第に地味な学生生活に物足りなさを覚えてくる。一方、カジノ側は勝ち続けるベンたちに目をつけていた。ルール違反者を取り締まるコール（ローレンス・フィッシュバーン）は彼らの手口を見抜き、カジノからの追放を画策。さらに、チーム内での仲間割れ、ボストンの友人たちとの不和、ジルとの間に生じる微妙な心のズレなど、不穏な事態が立て続けに発生。周囲に立ち込める暗雲に気付かぬまま、いつものようにラスベガスへ乗り込んでいくベン。そして、チームは史上最悪の事態に巻き込まれてしまう……。