I en nära framtid i Los Angeles lever Theodore Twombly som arbetar med att skriva gripande och personliga brev åt andra människor. Han har nyss fått sitt hjärta krossat efter att hans flickvän har lämnat honom och köper ett artificiellt intelligent operativsystem. När han startar det väljer han "Samantha", en kvinnoröst, som han börjar prata med. Samantha är kvick, känslig och överraskande rolig. Theodores och Samanthas vänskap växer snart till något starkare.