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 que, sin proponérselo, han contribuido a acrecentar su éxito. 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 la sed de conocimiento lleva a Will a una obsesiva búsqueda de imprevisibles consecuencias, Evelyn y Max comprueban aterrados que no pueden frenarlo.