Dépressif depuis une récente rupture, un homme solitaire trouve un réel réconfort auprès d'une voix, sensible et brillante, dont il tombe peu à peu amoureux.
Dans un futur proche à Los Angeles, Theodore Twombly est dévasté par sa rupture avec Catherine. Renfermé sur lui-même, il est intrigué par un ingénieux système, une «voix» adaptée à chaque utilisateur. Après avoir initialisé le programme, il fait la rencontre de «Samantha», dont il ne peut plus se passer...