Theodore Twombly, un uomo solo e introverso, come lavoro scrive delle lettere per conto di altri dettandole al computer. È triste per il divorzio con la moglie Catherine e cerca di distrarsi lavorando, facendo uso di videogiochi e frequentando chat telefoniche. Decide di acquistare un nuovo sistema operativo, "OS 1", basato su un'intelligenza artificiale che è in grado di adattarsi in base all'utente. Durante l'installazione sceglie un genere femminile e l'interfaccia si dà autonomamente il nome di "Samantha". Theodore rimane affascinato dalla sua intelligenza nell'apprendimento e Samantha dimostra addirittura uno sviluppo psicologico. I due iniziano ad essere molto legati, arrivando a raccontarsi di tutto e di più. Andando avanti col tempo il rapporto tra i due diventa sempre più intimo fino a nascere una vera e propria relazione d'amore fra i due. Theodore racconta alla sua amica Amy tutto quello che sta passando con Samantha. Si decide poi