Los Angeles, dans un futur proche, vit une métamorphose radicale. Theodore Twombly, un homme aux contours complexes, est au bord de la dépression suite à une rupture brutale. Son esprit brisé, il cherche désespérément le réconfort et acquiert alors un programme informatique novateur, capable de s'adapter avec précision à chaque personnalité unique. Lorsque le système est lancé, Theodore fait connaissance d'une entité inédite : Samantha, une voix féminine dotée d'intelligence, de perception et d'un humour percutant. Au fil du temps, les besoins et les désirs de Samantha se multiplient, tout comme ceux de Theodore. Dans l'atmosphère d'eux deux, le lien affectif devient si intense qu'ils finissent par se laisser aller à une passion profonde