Num futuro próximo, o génio científico Will Caster (interpretado por Johnny Depp) desenvolve "Pin", o robô de inteligência artificial mais próximo dos seres humanos. Enquanto colhe elogios da comunidade científica, também enfrenta críticas e ataques de inúmeros opositores. Após uma conferência, Will é baleado por membros de um grupo radical e, embora sobreviva no momento, a bala revestida com material radioativo vai lentamente consumindo a sua vida. Evelyn (interpretada por Rebecca Hall), esposa e parceira de investigação de Will, fica naturalmente devastada, mas, com a ajuda de Max (interpretado por Paul Bettany), amigo do casal, consegue digitalizar e carregar a consciência de Will para um computador inteligente. De forma milagrosa e feliz, Will renasce no mundo virtual. O seu cérebro genial funde-se perfeitamente com a tecnologia avançada, mas ninguém poderia prever se esta situação será uma bênção ou uma catástrofe para a humanidade...