El Dr. Will Caster (Johnny Depp), prestigioso investigador en el campo de la Inteligencia Artificial, trabaja en la creación de una máquina sensitiva que combine la inteligencia colectiva con las emociones humanas. Sus controvertidos experimentos le han hecho famoso, pero también lo han convertido en el principal objetivo de extremistas anti-tecnológicos. Su mujer Evelyn (Rebecca Hall) y Max, su mejor amigo (Paul Bettany) son sus colaboradores, pero ellos se plantean la cuestión moral de si deben fabricar esa máquina. Cuando Will sufre un atentado, Evelyn y él deciden tomar una decisión radical de imprevisibles consecuencias..