Zofia Amundsen ma 14 lat i mieszka w Norwegii. W dziwny sposób rozpoczyna korespondencyjny kurs filozofii. Każdego dnia do jej skrzynki pocztowej dociera list z kilkoma pytaniami, zaś później pies przynosi jej pakunek z wykładami o filozofie, który poruszał kwestie zawarte w pytaniach. Po jakimś czasie dziewczyna dowiaduje się, że jej nauczycielem jest Alberto Knox.
Pierwszą nauką, jaką Alberto daje Zofii, jest stwierdzenie, że filozofia jest niezwykle istotna dla człowieka, ponieważ jeżeli nie zastanawiamy się nad własną egzystencją, to wcale nie żyjemy. Opowiada dziewczynie o mitach, w jakie wierzyli ludzie starożytności, zanim znaleźli jakieś wytłumaczenia dla tego wszystkiego, co ich otacza. Dalej wspomina filozofię naturalną, której przedstawiciele poruszali problem zmian w świecie. Dociera do Demokryta, jego koncepcji przeznaczenia oraz teorii, wedle której cały świat zbudowany jest z niewidzialnych cząstek.
Wkrótce po rozpoczęciu swego kursu filozoficznego Zofia otrzymuje kartkę pocztową, zaadresowaną do Hilde Moller Knag, oraz szalik z imieniem Hilde. Kartka została wysłana przez ojca Hilde, który chce jej przekazać życzenia urodzinowe. Zofia nie wie, co to wszystko oznacza, ale ma przeczucie, że musi to mieć jakiś związek z nauką filozofii.
Dziewczyna kontynuuje swoją naukę. Dowiaduje się o Sokratesie, człowieku tak mądrym, że był świadomy, iż nie widział nic. Alberto przysyła jej film, w którym znajduje się we współczesnych Atenach, po czym nagle cofa się w czasie do czasów starożytnych. Zofia uczy się o Platonie, jego świecie idei, oraz Arystotelesie, który sprzeciwiał się koncepcjom Platona, zajmował się światem natury i stworzył podstawy logiki.
Zofia znajduje coraz więcej kartek do Hilde. Niektóre z nich opatrzone są datą 15 czerwca. To dzień, w którym Zofia będzie obchodziła swoje 15 urodziny, ale nadejdzie on dopiero za miesiąc. Któregoś razu razem ze swoją przyjaciółką Joanną trafiają na kartkę, w której napisano, że Hilde któregoś dnia pozna Zofię i Joannę. Dziewczęta nie potrafią zrozumieć, co takiego dzieje się wokół nich. Bohaterka próbuje ukryć przed matką swoją korespondencyjną znajomość z Alberto i kurs filozofii. Jednocześnie prezentuje jej swój nowy sposób myślenia, co skłania matkę ku obawie, że jej córka traci rozum.
Alberto przekazuje Zofii nauki Jezusa, dzięki którym spotkała się kultura semicka z indoeuropejską. Dziewczyna dowiaduje się o chrześcijańskich filozofach: świętym Augustynie i świętym Akwiniaszu, a także że w średniowieczu "ochrzczono" filozofię antyczną i interpretowano ją w kategoriach chrześcijańskich. Zofia w końcu poznaje Alberto osobiście - prowadzi ją do niego jego pies, Hermes. Dziewczyna zaczyna się domyślać, że wkrótce filozofia pomoże jej zrozumieć, co dzieje się wokół niej.
Nauka trwa dalej - bohaterka poznaje renesansową myśl filozoficzną, której centrum był człowiek. Uczy się o Kartezjuszu, który dzięki temu, że wątpił, przynajmniej wiedział, że może wątpić. Po zapoznaniu z filozofią Spinozy dziewczyna dochodzi do wniosku, że ojciec Hilde ma nad nią jakąś tajemniczą i potężną władzę. Dalej poznaje empirystów: Locke'a, który wierzył w prawo naturalne i uważał, że człowiek rodzi się bez żadnej wiedzy, a wszystko poznaje dzięki swemu doświadczeniu; Hume'a, który udowadniał, że zachowania człowieka są wynikiem jego myśli i pokazywał, że doświadczenie nie zawsze może być pewne. Najważniejsza stała się dla dziewczyny myśl Berkeley'a: uważał, że, być może, cała egzystencja człowieka istnieje jedynie w umyśle Boga. Zofia dowiedziała się wtedy od Alberto, że ich życia zostały stworzone w umyśle ojca Hilde, Alberta Knaga.
Punkt widzenia przenosi się z Zofii na Hilde. Piętnastego czerwca, w dzień swoich piętnastych urodzin, Hilde otrzymała od swojego ojca prezent - książkę o tytule "Świat Zofii". Historia wciągnęła ją natychmiastowo, i dziewczyna czuła, że Zofia istnieje naprawdę, nie jest jedynie wymysłem jej ojca. Alberto planuje ucieczkę z umysłu stwórcy, ale aby to uczynić, Zofia musi ukończyć swój kurs filozofii. Uczy ją o Kancie, który zjednoczył myśl empiryczną z racjonalną. Życie Zofii staje się coraz bardziej zagmatwane i dzieje się coraz więcej wydarzeń, które nie mają logicznego wytłumaczenia. Wie, że tylko ona i Alberto mogą coś z tym zrobić, i będą musieli to uczynić piętnastego czerwca, to jest w dzień, kiedy Abert Knag wróci do domu.
Zofia uczy się o romantyzmie, filozofii Hegla i jego poglądach na historię, a także o poglądzie Kierkegaarda, który uważał, że własna egzystencja jest sprawą podstawową. Hilde, która bardzo zbliżyła się do bohaterów czytanej książki i obawiała się o nich, postanawia sprawić swemu ojcu pewną niespodziankę. Nauka Zofii pędzi w coraz szybszym tempie, aby mogła z Alberto wymyślić jakiś sposób ucieczki z umysłu ojca Hilde. Dziewczyna dowiaduje się o Marksie, Darwinie, Freudzie, Sartre.
Hilde dociera do końca książki. Na przyjęciu urodzinowym Zofii, w dniu piętnastego czerwca, Alberto i Zofia nagle znikają. Ojciec Hilde rozmawia z córką o książce, dziewczyna jest przekonana, że Zofia naprawdę żyje. Okazuje się, że Alberto i Zofia stali się istotami duchowymi. Faktycznie uciekli z umysłu ojca Hilde, stali się niewidzialni dla innych ludzi, ale mogą na nich oddziaływać.
