O programador Gary Smith (interpretado por Domhnall Gleeson), que trabalha para uma conhecida empresa de motores de busca, teve a sorte de ganhar o prémio oferecido pelo seu patrão, Nathan (Oscar Isaac), que o convidou para passar umas férias na sua villa nas montanhas. Nesta propriedade isolada, Nathan recebeu calorosamente o seu funcionário. Na verdade, o motivo por trás deste convite era outro: Nathan precisava da ajuda de Gary para testar um robô inteligente que ele desenvolveu. O génio Nathan criou um robô com capacidade de pensamento independente, a Eva (Alicia Vikander), e para confirmar se ela realmente possuía essa habilidade, pediu a Gary que realizasse o famoso "Teste de Turing". Desde o primeiro momento, Gary pareceu ficar cativado por esta robô com uma aparência surpreendentemente humana. Ao longo das conversas que se seguiram, o que ele enfrentou não parecia ser uma máquina fria, mas sim uma jovem inocente e aprisionada...