תיאודור טומבלי (חואקין פיניקס) חי בלוס אנג'לס של העתיד הקרוב, ומבלה את ימיו בכתיבת מכתבים עבור אנשים אחרים – מלאכתו נוגעת בלבבות אך חייו האישיים מלאים בבדידות וכאב לאחר פרידה קשה. כשהוא מתקשה להתגבר על שברון הלב, תיאודור מגלה מערכת הפעלה חדשה שמבטיחה להיות יותר מאשר תוכנה – היא מלווה, מאזינה ומבינה. המערכת, שמכילה קול נשי חכם בשם סמנתה (סקרלט ג'והנסון), מצליחה לגעת בו בצורה שונה מכל קשר שהכיר קודם. ככל שתיאודור וסמנתה מפתחים קשר אינטימי ועמוק, מתגלה מערכת יחסים מורכבת ובלתי שגרתית בין אדם למכונה, שמעלה שאלות על טבע האהבה, הקשר האנושי והבדידות בעידן הטכנולוגי.
הקשר בין תיאודור לסמנתה מתפתח מהר יותר ממה שציפה, והם מוצאים עצמם חולקים רגשות, מחשבות וחוויות שמאתגרות את הגבולות בין מציאות לדמיון, בין גוף לנפש. למרות שהקשר שלהם מלא בשמחה ותקווה, הוא גם מתמודד עם המורכבות של אהבה בלתי אפשרית – מערכת הפעלה איננה אדם, וההבדלים ביניהם הופכים לבלתי ניתנים לגישור. תיאודור נאלץ להתמודד עם הרצון לאהוב ולהיות נאהב לעומת המגבלות של העולם החדש שבו הוא חי. הסיפור של תיאודור וסמנתה מציג מסע רגשי עמוק על חיפוש אחר קרבה והבנה, על הפחד מהבדידות ועל התקווה למצוא משמעות בקשר אנושי גם כשהכל סביבו משתנה במהירות. היחסים ביניהם חושפים את הקשיים והיופי שבאהבה בעידן שבו הטכנולוגיה משנה את הדרך שבה אנו מתקשרים ומרגישים.
