수학을 매우 싫어하는 우리의 주인공은 수학 책을 보며 머리 아파서 소리를 지른다. 보기도 싫은 수학 책을 팔러 헌책방에 가지만, 책방 할아버지는 오히려 재미있는 수학 책이 있다고 권해 준다. 할아버지가 꺼내준 수학 교과서에는 아무것도 안 쓰여 있지만, 놀라운 비밀이 숨어 있었다. 고양이가 수학 책에 오줌을 누니 아무것도 안 보이던 책 안에서 갑자기 이상한 누더기를 걸친 수학자가 나타난 것이다. 책방 할아버지는 사라지고 수학자, 고양이와 함께 수학 여행을 떠나야 주인공 아이는 수학을 잘 하기 전까지는 나갈 수 없다는 말에 이제 꼼짝없이 책 속에 갇힌 채 울며 겨자 먹기로 여행을 떠난다.

첫 번째 여행은 수학자의 수제자 ‘돌머리에무스’와 집합 여행을 떠나는 것. 돌머리에무스는 수학 공부 10년째 집합만 공부하고 있어서 집합 하나만큼은 완전히 안다고 자랑한다. 돌머리에무스는 수학 농장에 있는 동물들을 모으고, 나열하고, 조건에 맞는 동물들만 추리는 과정을 통해 합집합, 교집합, 부분집합, 원소나열법 등을 가르쳐 준다. 두 번째 여행은 고대 그리스의 위대한 수학자 ‘에라토스테네스’를 만나서 자연수를 골라내는 과정을 보면서 자연수의 성질을 알게 된다. 그뿐 아니라, 소수들의 곱인 소인수분해와 거듭제곱, 최대공약수와 최대공배수를 배운다.

그 다음에는 로마군을 만나 십진법과 이진법을 같이 공부하고, 아라비아 숫자와 0을 만든 인도로 가서 정수와 유리수의 관계를 샅샅이 파헤친다. 마지막으로 아라비아에 가서는 절대값을 이용한 곱셈과 나눗셈의 원리를 알아보고, 아라비아 상인의 집에 가서 시장을 보며 문자를 이용한 식과 일차식을 공부하게 된다.