Un hombre sensible y con alma se gana la vida escribiendo cartas personales para otras personas. Con el corazón roto tras el fin de su matrimonio, Theodore (Joaquin Phoenix) se siente fascinado por un nuevo sistema operativo que, al parecer, se convierte en una entidad intuitiva y única por derecho propio. Inicia el programa y conoce a «Samantha» (Scarlett Johansson), cuya brillante voz revela una personalidad sensible y juguetona. Aunque «amigos» al principio, la relación pronto se convierte en amor. También protagonizada por Amy Adams, Rooney Mara, Chris Pratt, Olivia Wilde y Brian Cox.