El Dr. Will Caster (Johnny Depp) es el investigador más destacado en el campo de la inteligencia artificial y se encuentra trabajando en la creación de una máquina sentiente que combine la inteligencia colectiva de todo lo conocido con la gama completa de las emociones humanas. Sus experimentos sumamente controvertidos lo han hecho famoso, pero también lo han convertido en el principal objetivo de extremistas antitecnología dispuestos a todo con tal de detenerlo.

Sin embargo, en su intento de destruir a Will, se convierten sin querer en el catalizador de su éxito, haciéndolo partícipe de su propia transcendencia. 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.

Los peores miedos de Evelyn y Max se hacen realidad cuando el ansia de conocimiento de Will degenera en una búsqueda de poder aparentemente omnipresente con fines desconocidos. Lo único que van teniendo cada vez más aterradoramente claro es que tal vez no haya modo de detenerlo.