Молодой программист Калеб неожиданно выигрывает корпоративный конкурс, призом в котором становится неделя в роскошном и уединённом доме его загадочного начальника, гения технологий Нэйтана. Однако, по прибытии, Калеб узнаёт, что ему предстоит участие в уникальном эксперименте. Нэйтан просит его оценить возможности новой разработки — искусственного интеллекта в теле робота по имени Ава.
Задача Калеба — определить, обладает ли Ава настоящим сознанием и способна ли она понимать и чувствовать, как человек. Но по мере общения с Авой, Калеб начинает осознавать, что её интеллектуальные и эмоциональные способности гораздо глубже, чем он мог предположить. Границы между человеком и машиной начинают стираться, а Калеб оказывается втянутым в игру, где неясно, кто на самом деле контролирует ситуацию. С каждой новой встречей с Авой, Калеб начинает сомневаться не только в намерениях Нэйтана, но и в реальности всего происходящего вокруг.