主人公西奥多（杰昆·菲尼克斯 Joaquin Phoenix 饰）是一位信件撰写人，心思细腻而深邃，能写出最感人肺腑的信件。他刚结束与妻子凯瑟琳（鲁妮·玛拉 Rooney Mara 饰）的婚姻，还没走出心碎的阴影。一次偶然机会让他接触到最新的人工智能系统OS1，它的化身萨曼莎（斯嘉丽·约翰逊 Scarlett Johansson 声）拥有迷人的声线，温柔体贴而又幽默风趣。西奥多与萨曼莎很快发现他们如此的投缘，而且存在双向的需求与欲望，人机友谊最终发展成为一段不被世俗理解的奇异爱情......