Lucy (Scarlett Johansson) mieszkająca na Tajwanie studentka zostaje namówiona przez swojego chłopaka do dostarczenia ważnej teczki pewnemu biznesmenowi. Zanim jeszcze dziewczyna zorientuje się w co została wplątana, stanie się zakładniczką bezwzględnego pana Janga (Choi Min Sik), na którego rozkaz do organizmu Lucy zostanie chirurgicznie wszyta paczka z silną syntetyczną substancją przypominającą narkotyk. Przypadkowo substancja chemiczna rzeczywiście przenika do organizmu Lucy. Pod jej wpływem ciało dziewczyny zaczyna podlegać niewyobrażalnym transformacjom, a najbardziej doświadcza tego mózg, którego potencjał zostaje uwolniony i osiąga zdumiewające, pozostające dotychczas jedynie w sferze hipotez możliwości... Z ogromną intensywnością zaczyna odczuwać wszystko, co znajduje się wokół niej - powietrze, wibracje, ludzi, nawet grawitację. Rozwijają się u niej również cechy nadludzkie - telepatia, telekineza, niezwykle rozległa wiedza oraz zapierająca dech w piersiach kontrola nad materią.