El Dr. Will Caster (Johnny Depp) es el investigador más importante en el campo de la Inteligencia Artificial, trabajando en la creación de una máquina sensitiva que combine la inteligencia colectiva de todo lo conocido con el rango completo de emociones humanas. Sus experimentos altamente controvertidos le han hecho famoso, pero al mismo tiempo le han convertido en el principal objetivo de extremistas anti-tecnológicos que, en su intento de destruir a Will, se convertirán inadvertidamente en los catalizadores de su éxito haciéndole partícipe de su propia trascendencia. Para su mujer Evelyn (Rebecca Hall) y su mejor amigo Max Waters (Paul Bettany), ambos compañeros de investigación, la cuestión no es si pueden hacerlo… sino si deben hacerlo.