Юный математик из провинции под предводительством своего опытного учителя решает сложную задачу. Окрыленный успехом он хочет донести это событие до ученого мира и сам отправляется в Москву. Там он надеется на помощь других учеников своего наставника, однако серьезным людям не до него. Вместо них молодой человек находит друзей в милиционере и его дочке, которые поддерживают его желание передать работу в академию наук.

Саша Шмагин из всех школьных предметов предпочитает математику, в которой делает серьезные успехи. Такому увлечению и раскрытию таланта способствует учитель Николай Фомич, который не жалеет своих сил не только на школьных уроках, но и в свободное время. Эти занятия, в итоге, приводят к тому, что Саша решает теорему Фирма. Учитель настаивает на необходимости ехать в Москву, чтоб показать это передовым ученым.

Дальше фильм В ожидании чуда показывает, как Саша разочаровывается в высокомерии бывшего учителя Николая Фомича и уходит, не дожидаясь помощи. К тому же он растерянно теряет свой портфель с документами и деньгами. Теперь ему и вовсе не ясно, что делать дальше.

Если смотреть фильм В ожидании чуда дальше, то видно, что юный математик все же и в столице натыкается на добрых людей. Ими оказались встреченный на вокзале милиционер и его дочь Инна. Новые друзья дают Саше приют, помогают найти утерянный портфель и поддерживают в стремлениях передать работу в академию наук. Когда встреча с ученым все же происходит, то оказывается, что в решении теоремы молодой человек допускает ошибку. В расстроенных чувствах и полностью разочарованный он бросает все и отправляется обратно домой.

Очутившись на перроне родного города, Саша видит Инну. Если В ожидании чуда хорошего качества смотреть онлайн, то можно увидеть, что те чудеса и признание, которых молодой человек ожидал от науки, серьезных ученых и столицы, могут настичь его в лице этой юной и преданной девочки. Пожертвует ли она своим подарком на Новый год, чтобы купить билет на самолет и хотя бы еще раз повидаться с Сашей, вы узнаете в конце фильма.