莉娜（娜塔莉·波特曼 Natalie Portman 饰）除了工作就是整天想着自己的丈夫凯恩（奥斯卡·伊萨克 Oscar Isaac 饰），因为凯恩在执行任务中已失踪了一年。没有想到凯恩一年后从一个高度机密的军事任务中回来后，莉娜高兴坏了，不过她很快发现，丈夫连简单的问题都不能回答了，生命也出现了危险，在去医院的路上，她们被一个军事小组拦下。当莉娜醒来之后，发现和文崔斯博士（詹妮弗·杰森·李 Jennifer Jason Leigh 饰）在一起，文崔斯告诉她，一种神秘的能量从黑水国家公园里传出，被称为微光。三年前一次无法解释的光脉冲导致了微光，并且它正在缓慢扩散。但是关于微光起源的更广阔的真相和本质是什么，仍不得而知。莉娜志愿和其他三名专家队员——乔西（泰莎·汤普森 Tessa Thompson 饰）、安雅（吉娜·罗德里格兹 Gina Rodriguez 饰）、卡斯·谢泼德（图娃·诺沃妮 Tuva Novotny 饰）一起，跟随文崔斯博士的脚步，去往那个被限禁的区域，搞明白之前消失的队员都遭遇了什么，以及微光对于人类来说意味着什么。

效力于某知名搜索引擎公司的程序员加利·史密斯（多姆纳尔·格利森 Domhnall Gleeson 饰）幸运地抽中老板纳森（奥斯卡•伊萨克 Oscar Isaac 饰）所开出的大奖，他将受邀前往位于深山的别墅中和老板共度假期。在与世隔绝的别墅中，纳森亲切地接待了这位员工。 事实上他邀请加利到来还有另一个目的，那就是协助他完成其所开发的智能机器人的测试。天才一般的纳森研制了具有独立思考能力的智能机器人伊娃（艾丽西亚·维坎德 Alicia Vikander 饰），为了确认她是否具有独立思考的能力，他希望加利能为伊娃进行著名的“图灵测试”。似乎从第一眼开始，加利便为这台有着宛如人类般姣好容颜的机器人所吸引。
在随后的交流中，他所面对的似乎不是冷冰冰的机器，而更像是一个被无辜囚禁起来的可怜少女……