Theodore Twombly, een complexe en gevoelige man, verdient zijn geld door middel van het schrijven van persoonlijke en liefdevolle brieven in opdracht van andere mensen. Nog vol verdriet door het stuklopen van zijn jarenlange relatie, raakt hij geïntrigeerd door een nieuw geavanceerd computersysteem, wat een geheel eigen identiteit vormt op basis van de voorkeuren van de gebruiker. Wanneer hij het systeem activeert ontmoet hij ‘Samantha’, een vrouwelijke stem met een verrassend menselijk gevoel voor humor en empathie. Hun vriendschap verdiept zich steeds meer door alle input en ervaringen die Theodore en Samantha met elkaar delen en lijkt zelfs tot een gevoel van liefde voor elkaar te evolueren.