Zoe (Léa Seydoux) e Cole (Ewan McGregor) são colegas e amantes secretos nos Relationist Labs, um avançado laboratório de investigação focado no design de poderosas tecnologias capazes de melhorar e aperfeiçoar as relações românticas humanas.

Contudo, a sua relação é ameaçada quando Zoe descobre uma dura verdade sobre o seu relacionamento, levando-a a uma conturbada espiral de confusão, traição e à mais intensa das emoções humanas: o amor.