Lucy (Scarlett Johanson, Don Jon) es una joven que ejerce de "mula", se dedica a ocultar droga en su cuerpo para narcotraficantes. Pero un día, inesperadamente, una de las bolsas de droga que transporta se rompe y su sistema absorbe dichos estupefacientes. Lo sorprendente es que, en lugar de ir directa al hospital, las drogas le otorgan una serie de poderes sobrehumanos tales como telequinesis, la cancelación de dolor, la habilidad de absorber el conocimiento de forma instantánea y una velocidad espectacular; poderes que, inevitablemente, cambiarán su vida para siempre, convirtiendo a Lucy en una máquina de matar.