本片取材于美国数学家小约翰·福布斯·纳什（John Forbes Nash，Jr）的生平经历和西尔维娅·纳萨尔所著的同名传记小说，作为出身于中产阶级家庭的数学天才，纳什凭借他的“博弈论”成为了20世纪50年代“新数学”领域的领军人物，不过在患上精神分裂症之后，这位名噪一时的杰出数学家逐渐淡出了人们的视线，然而即便如此，他苦心钻研的博弈论仍在商业和经济学领域发挥着关键作用。1994年，终于摆脱顽疾的纳什重新以学者的身份出现在世人面前，同年，他与其他两位博弈论学家约翰·海萨尼（John C. Harsanyi）和理查德·赛尔滕（Richard Selten）一道被授予诺贝尔经济学奖。 　　拍摄《美丽心灵》的想法始于制作人布莱恩·格雷泽在《名利场》杂志上看到的一篇关于纳什的文章，他被数学天才纳什起伏波折的人生经历深深打动了，而西尔维娅·纳萨尔的小说更加坚定了他将纳什生平搬上大银幕的决心。在争取到小说的改编拍摄权之后，格雷泽找来《终极证人》、《永远的蝙蝠侠》、《杀戮时刻》、《星际迷航》和《巫法闯情关》的编剧阿齐瓦·高斯曼执笔剧本。高斯曼的童年是和患有妄想症的小患者一起度过的，因为他的父母都是致力于儿童心理学的著名专家，高斯曼对影片素材有着独特理解，他希望探索现实与妄想之间的戏剧脉络，从而赋予影片以非凡的视角。“这不是一部如实呈现纳什人生的电影，”高斯曼说，“我试图采用他的人生结构，即从天才到精神分裂再至诺贝尔奖，并据此构建出一个半虚构的故事。”值得一提的是，高斯曼被美国编剧协会授予了“written by”的名头，而并非是编剧中常见的“screenplay by”，单凭这一点就足以看出影片剧本已经明显偏离于原始素材。 　　在本片之前，格雷泽和导演朗·霍华德一直想拍摄一部有关精神疾患及其影响的电影，霍华德说：“人们不一定知道精神疾病的正确定义，可多数家庭都曾深受其害。约翰·纳什的故事惊人而深刻，虽然他是一个异于常人的天才，但他那令人心碎的经历却非常平易近人。”格雷泽和霍华德还深受《美丽心灵》中爱情故事的吸引，格雷泽说：“约翰·纳什的胜利不只是战胜精神分裂和赢得诺贝尔奖，还有他与艾丽西娅之间历尽磨难的爱情。”归根结底，《美丽心灵》中的爱情故事正是整部影片的中心，小说原著作者纳萨尔曾说：“纳什没有艾丽西娅不可能健康的幸存下来，对我来说，她是小说中的英雄，也是影片中的英雄。” 　　为提升影片的真实感和情感的感染力，主创人员决定按照故事的时间顺序进行拍摄，虽然这意味着拍摄费用将大幅增加，但却有助于演员更投入的表演。在影片开拍前，霍华德安排了为期两周的排练，并请来已经年过七旬的约翰·纳什亲临现场指导。尽管影片不是要求严格的数学课，但相关内容必须精准可信，于是在拍摄期间，巴纳德学院的数学教授戴夫·贝尔（Dave Bayer）每天都会来到片场为数学细节把关。 　　作为纳什的扮演着，罗素·克劳必须掌握丰富的素材才能演绎出纳什生命中的47个年头，他说：“虽然纳什是一位蜚声世界的数学家，但他根本不是公众人物，所以我找不到记录他年轻时代的任何影像资料。”除了观看纳什近年来的录影带、研读纳萨尔的小说和纳什的著作之外，克劳还细心研究了很多有关精神分裂的纪录片。由于时间有限，克劳和纳什在影片开拍前没能相见，不过当剧组在普林斯顿展开拍摄时，住在当地的纳什特地造访片场，在品茶和观看拍摄的同时，纳什道出了很多珍贵的记忆，克劳因此受益匪浅。