Dr. Will Caster est le premier chercheur dans le domaine d'Intelligence Artificielle, qui travaille sur la création d'une machine dotée d’intelligence, de savoir collectif et également capable de toutes émotions humaines. Ces expériences très controversées l’ont rendu célèbre, mais ont aussi fait de lui la principale cible pour les extrémistes anti-technologies, prêts à tout faire pour l’arrêter. Toutefois, en essayant de détruire Will, ils se font par inadvertance catalyseurs de son succès – à la participation de sa propre transcendance. Pour son épouse, Evelyn (Rebecca Hall) et son meilleur ami Max Waters (Paul Bettany), deux de ses collègues chercheurs, la question n'est pas de savoir s’ils peuvent…mais s’ils le devraient. Leurs pires craintes se manifestent lorsque la soif de connaissance de Will évolue en une omniprésente quête de pouvoir, à quelle fin est inconnue. La seule chose qui est en train de devenir terriblement clair, est qu'il n’y a peut-être aucun moyen de l'arrêter.