I en nära framtid i Los Angeles lever Theodore som är en komplex, själfull man som tjänar sitt uppehälle genom att skriva gripande, personliga brev åt andra människor. Med hjärtat krossat efter att ha avslutat ett långt förhållande blir han fascinerad av ett nytt, avancerat operativsystem som sägs vara både intelligent och ha ett eget medvetande. När han startar det möts han av "Samantha", en ljus kvinnoröst som är kvick, känslig och överraskande rolig. Då hennes behov och begär växer, i takt med hans egna, förvandlas deras vänskap snart till något starkare.