El Dr. Will Caster (Johnny Depp) es el investigador más importante en el campo de la Inteligencia Artificial, y está trabajando en la creación de una máquina sensitiva que combine la inteligencia colectiva de todo lo conocido con el rango completo de emociones humanas. Sus experimentos altamente controvertidos le han hecho famoso, pero al mismo tiempo le han convertido en el principal objetivo de extremistas anti-tecnológicos que, en su intento de destruir a Will, se convertirán inadvertidamente en los catalizadores de su éxito haciéndole partícipe de su propia trascendencia. Para su mujer Evelyn (Rebecca Hall) y su mejor amigo Max Waters (Paul Bettany), ambos compañeros de investigación, la cuestión no es si pueden hacerlo... sino si deben hacerlo. Los peores miedos de Evelyn y Max se hacen realidad cuando la sed de conocimiento de Will evoluciona en una omnipresente búsqueda de poder de consecuencias desconocidas. Lo único que se vuelve terroríficamente incuestionable es que puede no haber modo de detenerle.

Cuando misteriosas naves espaciales aterrizan en todo el mundo, un equipo de élite (Jeremy Renner y Forest Whitaker) liderado por la lingüista Louise Banks (Amy Adams) intentan descifrar el motivo de su visita. A medida que la humanidad se tambalea al borde de una guerra, Louise y su equipo luchan contra el tiempo llegando a poner en peligro su vida y, muy posiblemente, la del resto de la humanidad