Lucy (Scarlett Johansson) zostaje poproszona przez swego nowego chłopaka, by przekazała tajemniczą teczkę koreańskiemu biznesmenowi. W ten sposób dziewczyna zostaje zakładniczką bezwzględnego gangstera - Pana Janga (Choi Min Sik). Chirurg umieszcza w brzuchu Lucy pakunek z syntetycznym narkotykiem, który ma przemycić za granicę, ale paczka ulega uszkodzeniu i substancja przenika do organizmu, wywołując niezwykłą stymulację. U Lucy wykształcają się nadludzkie zdolności. Dziewczynie udaje się nawiązać kontakt z wybitnym badaczem mózgu, profesorem Samuelem Normanem (Morgan Freeman), wraz z którym próbuje ocenić skutki działania narkotyku. A na razie wykorzystuje swoje nadprzyrodzone zdolności do powstrzymania gangsterskiej armii Pana Janga.