Theodore Twombly (Joaquin Phoenix) verdient seine Brötchen als Autor handgeschriebener Briefe, die in der Zukunft zu einer Seltenheit geworden sind. Computer und ihre diversen Programme haben die Schreibaufgaben der Menschen vollständig ersetzt. Theodore lebt nach seiner Scheidung alleine in einer Wohnung, doch ständig präsente Gedanken an seine Ex-Frau (Rooney Mara) nehmen ihn sichtlich mit.
Aus einem Impuls heraus kauft er ein neues Telefon, das mit einer künstlichen Intelligenz als Betriebssystem ausgestattet ist. Nach dem Beantworten einiger persönlicher Fragen startet sein OS und stellt sich als Samantha (Scarlett Johansson) vor. Samantha lenkt Theodores Leben in geordnete Bahnen – sie sortiert seine E-Mails und bringt ihn mit vielen Fragen über die Welt und das Leben auf andere Gedanken. Durch sie beginnt der deprimierte Autor langsam wieder Freude am Leben zu haben und ohne dass Theodore es merkt, beginnt er sich langsam in Samantha zu verlieben.