シアトルの公営ラジオ局で働く27歳のアダム(ジョセフ・ゴードン＝レヴィット)は、絵に描いたような律儀な性格だが、ガールフレンドで画家のレイチェル(ブライス・ダラス・ハワード)は、アーティストのせいかマイペース。同僚で親友のカイル(セス・ローゲン)も女好きでお気楽なタイプだ。ある日、アダムは腰の痛みが治まらないので検査を受けると、「悪性神経鞘腫 神経線維肉腫」、つまり「ガン」と診断される。酒もタバコもやらないアダムだが、このガンは5年後の生存率が50％、転移後の生存率は10％という過酷な病気だった。落ち込んでいてもしかたがないと腹をくくったアダムは、医師の指示に従って抗ガン剤治療を受け、さらにセラピストのキャサリン(アナ・ケンドリック)の診察を受けることに。まだ24歳でセラピーの経験が少ない彼女に不安を抱きつつアダムは前向きに病気と闘おうとするが、抗ガン剤治療は思った以上に過酷だった。そんな中、スキンヘッドにしたアダムはアラン(フィリップ・ベイカー・ホール)やミッチという患者仲間に励まされて病を乗り越えていく。一方、カイルはアダムと一緒に行った本屋で美人店員に声をかけ、まんまとデートの約束をとりつけたところ、そのデート先のギャラリーでレイチェルが他の男とキスする現場を目撃してしまう。これをきっかけにレイチェルは看病疲れを告白、ついにアダムも彼女との別れを決意する。そんな折、病院にバスで通うアダムをキャサリンが送ってくれ、彼女と話しているとアダムはリラックスしている自分に気づく。しかし、患者仲間のティムが息を引きとり、さすがにアダムも自分の余命をリアルに意識し始めた。さらに彼は医師から、抗ガン剤が効いていない現実を知らされる。大きくなった腫瘍は摘出手術を行わないと、転移の危険があるという。「自分が生きる確率は50/50（フィフティ・フィフティ）。半分の確率に賭けるのもいいじゃないか」と決意を固めたアダムは、愛する両親とカイル、そしてキャサリンに見送られ、手術台に上るのだった……。