露西是理查德的女朋友，有一天理查德把露西约出来，想要她帮自己送一批货，露西看出不是什么好事情，就推说自己还有一堆事儿要去做，没有功夫。理查德见露西不肯，就用手铐把她和箱子扣在了一起，并许诺送完箱子所得报酬俩人五五分成。没有办法，露水只得前往。
走到酒店的前台，露西让前台打电话说找张先生，前台服务人员告诉露西已经转达，并要求露西在原地等待。这时，几个壮大汉朝露西走来。突然听得一声枪响，在门外等候露西的理查德中枪倒地身亡，露西也被押着上了电梯，来到张先生的办公室，只见张先生满脸是血，显然是刚杀过人把血溅到身上的。把露西吓得不知所措，张先生要露西打开箱子，自己却和手下躲到了门外。并且用盾牌挡住，防止箱子里面是炸弹。
当露西战战兢兢地打开箱子，发现里面不是炸弹。张先生让露西描述一下箱子里的东西，露西说里面有四个透明的袋子，是蓝色的粉末。张先生听后放心地走了出来，并且抓了一个人让他把蓝色的粉末吸进去了一点。当这个人吸血粉末之后，口吐白沫，狂笑不止之后被张先生击毙。
露西吓得昏了过去，当露西醒来时，却看到肚子被缝上了好多针，原来张先生把蓝色的粉末放在露西的肚子里，要他帮着带到指定的地方，否则就将家人全部杀，而露西最先被发现。被抓了起来，里面的一个人因骚扰露西而被打了一巴掌。这人恼羞成怒，直接把路西踢倒在地，并狠狠的朝肚子踢数脚。导致蓝色的粉末与露西的血液融合，露西经过痛苦的折磨后，身体具有了超能力，伤口很快治愈。
过了一会儿，当另一个打手进来想要非礼露西时，却被露西轻松打倒，并且持枪跑了出去，将在外面的其他人打死，然医院。在路上露西已经能够听到远处有人打电话的声音，而露西还在进一步的进化着，甚至能感受到小时候的事情。当医生把袋子取出来时，蓝色粉末只剩下一点点。原来这蓝色的粉末是CPH4，这种物质能量巨大，只用一点点就能让人拥有超能力。
取出袋子后，露西来到金华酒店找张先生，看到张先生正在刺青和面部保养，于是用刀把张先生的双手扎在了扶手上，用手放在张先生的头，搜索着其他三人的地点。露西走后，张先生气得大叫起来。
露西能过网络找到了诺曼教授的电话，告诉他自己开发了百分之二十八的脑细胞，超过百分之二十则会自动开发下去，诺曼教授的研究是正确的，露西说十二小时后会到诺曼教授那里。接着露西又给警察署的德里奥打了电话，让他截住另外三名携带CPH4的人员。德里奥顺利完成堵截任务。
露西则乘坐飞机迅速赶往德里奥那里，这时脑细胞已经开发到了百分之四十，露西的大脑还在不断地开发。露医院取剩余的三袋CPH4后，虽然在黑帮手里，但露西却没费吹灰之力拿到手，并直接到学校实验室找到了诺曼教授，露西的经历和所掌握的知识给各位专家深深的上了一课，露西说：细胞聚集起来形成一个巨大的交流网络，再转而形成物质细胞积聚在一起形成某种形态，解散、重组，本质都是一样的。人类认知不同是把理论完全建立在他们自己的特性上。时间是度量单位，没有时间，一切都不复存在。
这时张先生带领手下闯了进来，露西看到时间紧急。就说是时候离开了，于是把三大袋CPH4溶解后打到身体里，用来加速完成百分之百的脑细胞进化，而诺曼教授却担心人类驾驭不了。因为人类太容易受权力和利益的驱使，露西说会建造一台计算机，把所有的知识都存储于其中，并想办法让教授能够获取。
露西还在不断的进化着，来到世界各地，又从现代返回到远古，到达白垩纪恐龙时代，又来到地球初形成时期，这时张先生从后面持枪悄悄的逼近，正要开枪，露西却已经百分之百进化完成，本人突然迅速消失，张先生也是一脸懵逼，而德里奥乘机开枪打死了张先生，露西形成的超级计算机在给诺曼教授留下了一个u盘后，迅速粉化消失。影片完美结束，给人留下深刻的反思。
整个影片流畅清晰，紧紧抓住了观众的心，从影片开始到最后却都没有放松过，堪称影视精品。