La película cuenta la historia de Lucy, una mujer estadounidense que es engañada por su novio para transportar una droga experimental en su estómago. Al ser golpeada, la droga se libera en su cuerpo y le permite desarrollar gradualmente más y más porcentaje de su capacidad cerebral, otorgándole habilidades sobrehumanas. A medida que su cerebro se desarrolla, Lucy viaja en el tiempo y el espacio hasta fusionarse con el universo. Deja una memoria USB con el conocimiento acumulado antes de desvanecerse