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Theodore Twombly (Joaquin Phoenix) verdient sein Geld als Autor handgeschriebener Briefe, die in der nahen Zukunft eine Seltenheit geworden sind. Programme haben die Schreibaufgaben der Menschen vollständig übernommen. Theodore lebt inzwischen alleine in einer Wohnung, die Scheidung mit seiner Frau (Rooney Mara) nimmt ihn sichtlich mit. Beeindruckt von einer Werbung kauft er sich ein neues Betriebssystem, das mit einer artifiziellen Intelligenz ausgestattet ist und ihn von nun an auf allen seinen Geräten begleitet. Nach dem Beantworten einiger persönlicher Fragen stellt sich das System als charmante Samantha (Scarlett Johansson) vor. Samantha ordnet aber nicht nur Theodores Mails, sondern unterhält ihn mit vielen Fragen über die Welt und das Leben. Durch Samanthas Art und ihren Humor beginnt der deprimierte Mann, langsam wieder Freude zu empfinden und sich in das Programm zu verlieben.