De eenzame schrijver Theodore Twombly (Joaquin Phoenix) heeft nood aan troost na het stuklopen van een jarenlange relatie. Deze troost zoekt en vindt hij bij Samantha, een geavanceerd computersysteem dat volledig op zijn eigen verlangens is afgestemd. Samantha is alleen geen echt persoon, maar software met een vrouwelijke stem. Dit staat hun relatie echter niet in de weg en al snel ontwikkelt zich een innige band tussen beiden die zelfs uitmondt in liefdesgevoelens.
In een wereld die steeds digitaler wordt, stelt deze sciencefiction film interessante vragen over hoe ver onze relatie met technologie kan gaan.