低智商成人奶爸，獨自撫養高智商孩子們
一位智商只有七歲的成人奶爸，獨自撫養高情商、高智商的小女兒，男主名為山姆，是一位智力殘疾的英國男人。他在一家咖啡館工作，每天的工作任務就是加糖、整理桌面和掃地，簡單的工作卻認真又固定的忙碌着，固執地按照顏色擺放糖包、杯子的圖案總是朝着一個方向。
星期三要去煎餅屋吃固定的套餐，星期四要和朋友看錄像帶，生活固定而安寧。一天，山姆在緊張完成工作後匆忙跑去醫院迎接了小女孩的出生，開心地為她起名，擁有鑽石的露西，小生命露西的到來並沒有像多數家庭一樣被父母共同撫養長大。
露西的母親是山姆收留的女流浪者，她只是需要一個睡覺的空間，而不需要一個孩子，所以離開了他們，於是山姆只能獨自應對小露西成長的各種問題。去超市購物、換尿布、餵奶、哄孩子睡覺，然而這些事情顯然超出了七歲智商的範疇。
山姆的手忙腳亂，換來的只是露西不停歇的大哭。善良的鄰居安妮幫助了她，教會山姆根據電視的播放時間定時餵奶。山姆是幸運的，她的樂觀如孩童般的純真收穫到大家的善意回報。
生活雖然不免坎坷，但是在眾人的幫助、呵護下，小露西幸福的成長到了七歲，露西日益長大，顯露出高於同齡的成熟和智力，想知道的問題也日益增多。雪為什麼會飄下來？芥末是什麼做的男人為什麼會禿頭？問題千奇百怪又層出不窮，但是山姆每次都會認真地回答，答案充滿孩童般的稚氣，雖然無法滿足露西的智力與情感的需求。
聰明的露西漸漸發現，自己的父親和別人的父親是不太一樣的，於是露西問山姆，是上帝故意讓你這樣的，還是不小心你不一樣，和別人的父親不一樣。面對山姆的歉意，露西很貼心地安慰父親，謊稱別人的爸爸不會陪着孩子去公園。
時間飛逝，小露西該上學了，山姆和朋友們一起去給露西買新鞋子，漂亮的鞋子要十六美元十九分，貧困的山姆負擔不起，於是朋友們一起幫忙買下了新鞋子。好心的店員送給露西每人一支鮮豔的氣球。
生活還在繼續，幸福的日子總是過得很快，問題還會時不時的悄然發生。露西上學了，一天家長會後，露西邀請小夥伴康納去家裏做客，小夥伴對於山姆的智力的嘲笑讓露西很失落，並且山姆的閲讀不足以應付越來越複雜的睡前讀物。露西貼心的換成了山姆喜歡的讀本，山姆十分開心。
第二天山姆在餐廳做女兒的選擇題，遇到了妓女的搭訕，聽到妓女説有很多故事，準備和妓女走時被警察帶走，之後警察得知山姆沒有讓露西單獨過夜，所以決定讓山姆回家陪露西。因為着急、緊張，山姆的情緒很激動，行為也異於常人，終於被兒童福利院教育者注意到。
與此同時，學校老師根據露西的一幅繪畫作品，判定認為露西和爸爸山姆的繼續相處不利於他的成長，並表示露西在拒絕上課、拒絕學習，不久山姆和露西去一家陌生的餐廳吃飯，山姆因為沒有喜歡的法式煎餅而情緒失控，大喊大叫，餐廳的所有人都在看着他們，緊接着他們共同參加露西學校的活動。但在山姆近乎瘋狂的舉動讓成熟的露西感到自尊受損。
過了幾天便是露西的生日，山姆組織朋友們給露西辦聚會。面對露西小夥伴康納的不合作，山姆和他發生了肢體接觸，被眼前的兒童福利院教育者誤會，懷疑山姆有暴力虐待兒童的嫌疑而報警抓走，很悲催的露西，只能自己慶祝了生日。
福利院認為山姆不適合繼續撫養女兒，他們打算將露西帶走，規定山姆每週只能探望兩次，每次只有兩個小時，山姆很是痛苦。然而禍不單行，法庭告知山姆需要在一月五號之前找到辯護律師，否則將由法庭指派律師。
在與朋友的協商下，山姆決定找到自己的律師。根據朋友的推薦，山姆找到了本地區最好的律師，律師界的工作女強人塔莉，山姆多次尋求都沒有答應。在山姆又一次的尋找下，再加上塔莉同事的刺激下，同意了為山姆提供無償服務。
兒童福利院第一次探望時間到了，山姆卻因為沒有趕上公交車而遲到，又因為太着急而摔倒，蛋糕摔在了地上，露西跑過去緊緊的抱着父親。
話題轉到另外一邊，塔莉的取證過程並不順利，山姆的朋友們和山姆一樣。智商低於常人，他們善良、友好、純真，卻並不擅長邏輯的表達問題。
開庭後山姆面對巨大的壓力
案件開庭，心理醫生的表述讓山姆面臨的問題更加嚴峻。在律師塔莉的強大語言下度過的有驚無險，再一次的探望時間，露西慌張是得到看護人員的同意，和山姆一起逃出了福利院，隱姓埋名不被福利院找到。
然而結局是悲催的，他們又再次回到了福利院，塔莉對於山姆的做法很憤怒，他又轉向向福利院求情。面對塔莉的指責，露西上前抱住了塔莉，表示都是自己的錯，是自己帶着爸爸跑路的。塔莉感動於露西的真誠和乖巧，福利院針對此次逃跑事件對於露西進行了問話。露西為了父親選擇撒謊，隱瞞了一部分事實。山姆在另一個房間看着視頻中的女兒，不斷地喊着露西，爸爸在這兒你一定要説實話。面對兒童機構律師的文化，露西最後只説出一句我只需要愛。
善良的鄰居安妮走出二十八年未曾踏出的屋子，為山姆做人證。一切發展得很好，卻在被問及父親的情緒時崩潰。塔莉帶着山姆回到了自己家，小兒子威利自己待在家裏，他幫助山姆模擬、猜測對方律師會提到的問題和正式的西裝，為下一場的開庭做好準備。
第二天，山姆如願的升職，開始煮咖啡，卻因為着急去法庭而弄壞了咖啡機。開庭時間一點一點過去了，終於衣衫狼狽的山姆趕到了。剛開始山姆順利回答了提問的問題，然而在對方律師的發問下掉入了陷阱，認為自己無法給予露西更多。
在兒童福利院擁抱着的露西和山姆被強行分開保護，露西被送到了寄養家庭。山姆看到露西和養母相處得很愉快，暗自認為露西不需要自己，於是自暴自棄獨自躲在家中。
塔莉在和山姆的日益相處中感受到山姆對露西深厚的父愛深深地被其感動，塔莉來到山姆家勸説山姆繼續出席，不要放棄，自暴自棄的山姆卻對塔莉大吼，説他這種人沒有感情。塔莉暴怒反駁説自己糟糕的人生，出軌的丈夫，討厭自己的兒子、失敗的家庭，兩個同樣傷心的人擁抱在一起痛哭。
後來山姆來到露西寄養家庭附近居住，方便見到女兒，他重新找到了一份照顧狗狗的工作。在最近一次的開庭辯護中，山姆和塔莉得知了一件非常糟糕的事情，露西的寄養家庭決定領養露西了，山姆對此非常失落，塔莉無奈之下説出是否願意讓出撫養權，他會爭取山姆和寄養家庭共同監護的條件。
山姆回答塔莉應該離開她的丈夫，自己應該爭取露西回來。此時一隻紙飛機從樹上滑落，落在了露西的腳邊。一天，山姆帶着狗狗散步，看到了露西和她的養母。露西知道父親住在附近，很高興和他分享自己的胸針。
當天，可愛的小露西開始了自己探險之旅。晚上，露西從窗户翻了出來，爬下了二樓，走過街道，敲響山姆的窗户，山姆很是驚訝，將女兒抱進房間哄睡露西后抱着她來到養母的家，把露西抱給她。自此之後，露西一次又一次地從養母家中跑出來，找到山姆之後抱着他睡着，然後又被山姆一次又一次的送還回去。
露西再次尋找父親
在露西又準備去找父親的時候，養母在等着露西，準備了薄餅，告訴露西，他並不想拆散他們，露西可以隨時見到父親。一天晚上，山姆正在睡覺，敲門聲傳來，是養母，他把睡着的露西抱在懷裏，告訴山姆，本想和法官説可以給露西不曾有過的愛，可是他開不了口，他不想撒謊。
等再次開庭，他要求山姆的旁邊給自己留一個位子。山姆告訴他，自己一直希望露西能有一個媽媽，養母就是露西心中的紅色温暖陽光。最終露西在眾人的幫助下沒有離開父親山姆的身邊。
結尾中，露西在學校的活動中仍然有父親的陪伴，觀眾席就是同樣陪伴着兒子身邊的他，一直幫助他們的朋友、鄰居，當然還有養母蘭蒂。
本片是英國經典電影我是山姆，通過一場跌宕起伏的爭奪撫養權的故事，讓這對父女迴歸到彼此的懷抱中。智商不能代表完整愛，就算山姆智商只有七歲，也可以給露西自己全部的愛。這是一部非常感人的電影。